RW-SEM- Zzzdiv- ~ ;tn~"glp,s:; P o.{

~

3213 RW-SEM1975 Zzzdiv;tn~"GlP,s:; P o.{

."

"~,

._

,. -

".

Het afstudeerverslag zijn, te Heten:

omvat 2 rapporten die nauw met elkaar verbonden

- een literatuurstudie van de verschillende productie;

facetten van de sediment-

- een nadere uitwerking van een methode om die sedimentproductie

te

bepalen, toegepast op het Djratunseluna gebied, gelegen in Centraal Java.

."

Vooral door de uitgebreidheid van de literatuurstudie wer-d gevoeld dat"" door 2 rapporten in plaats van 1 veel aan duidelijkheid zou worden gewonnen .

•

De grote hoeveelheid literatuur dje geschreven is over dit onderwerp is te danken aan het belang ervan. Het is namelijk zo, dat bij niet~permanente

bOdemliggingsberekeningen

waarbij wordt uitgegaan van de basisvergelijkingen

die de continuiteit

en beHeging van Hater en sediment beschrijven, één van de randvoorwaarden de aang8boden sediwenthoeveelheid

is. Het ontbreken van die randvoorwaarde

wordt momenteel omzeild door het zo ver weg kiezen van de rand, dat de ~.

fout die ontstaat door een foute randvoorHaarde

te kiezen niet doordringt

in het gebied waarvoor de berekening feitelijk is opgezet.'

Ook hier is een opmerking over de term sedimentproductie Sedimentproductie

op zijn plaats.

is de hoeveelheid sediment uit het stroomgebied dat de

,",.~-,\,_rivier bereikt per tijdseenheid. In de literatuur wordt voor sedimentproductie ook wel erosieproductie gebruikt wat m.i~ verwarring wekt met het woord erosie. Het woor-d erosie op zich laat zich vaak üTeeërlei interpreteren; enerzij ds het verweringsproces '.,'

van rotsmassief tot zandkorrel, anderzijds het ver-

!::

vormen van het landschap. Bijvoorbeeld het afvlakken van bergtoppen; het ;

;'~,

insnijden van een rivier, in een landschap." .

hO_

-'''"iZ:-.

,.,_....,

;_.~'"

,<_",'

:,,"'"

Doch beide interpretaties dekken niet de term erosieproductie c.q. de bedoelde term sedimentproductie. ",'-

"~~~

..... i,

',,!}..

""~~l~-"

f;-;t

•

!~.~

,

",~','

ç~~~. ~,.~:.l>. •

~:.;~~~

..t!;__'~

, :~,"~1'~-

~."

I>i ..

i .~..•

,~+

-

,a ••

Hoofdstuk 1

Inleiding

Hoofdstuk 2

Het transport proces

Hoofdstuk 3

.. ,

• Experimentele methode ,:...-t';~'~"-1."~

....

-

........ "

..j....

3.1

Inleiding

3.2

Definities

3.3 ~ 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.3.6

"""'!'''

"~-'t~A,Jf~""

'Ifot.~~~ ...

Nadere beschománg van de onderzochte variabelen De regenval index R De "soil erodibility" factor De hellingslengte De hellingshoek De 11 gewas-grondbehande lingsf actor" De "erosiecontrole behandelingsfactor"

,

Het gebruik van de formule

3.4

Referenties ~. t~

Stochastische methode

Hoofdstuk 4 4.1

Inleiding

4.2

Methode met onderverdeling

4.3 ,

.. ~i-~,:' '-"-q;,'i1!if-~

.~~~~.-:

.c

.-{~~

"

""

4.4

in twee fasen

Bepaling sediP.1entproductiem.b.v. een t1black box" ", Toepassing op stroomgebieden op de Central Great Plains Referenties Bijlagen 1, 2 en 3

', .. I..,:'

•

Deterministische

Hoofdstuk 5 ' 'l"":

~ ~' .!.

"

I

',~,

e.

'l~~~

'i.;...X ....

5. 1 ,

••

',"2'

.

,.:.0-0

4'~';4

.. l~,*,:

,t;..JI;

..

1 ""'0

!:f'

-:l~-.(:~~!>-'

,

'1',·

5. 5 5 5

.:

"""'"

..

-Y;.,;,;.

methode ~.._";-.~

')/"~~J(,.,~

.-~~

.

Model van roster en Meyer iJ~ç Basisvergelijkingen Aannamen Uitwerking van het model

~.

~..:-.:~~.-' "<"'1~.,

'r

,'< .' .......

_'!.;:-<$;t.""

?~4:-t&. ., 4·:.tj,"_~·1

,"(.,~

,

'

.:

~~..

Inleiding

2

.2.1 2 2 .2 .3

•~f

,,,.

,'~

_.~!

~1~· 4 ,~~~;"t.!-

~ :'·~,!-;W,5~""",·

.•'·

.''''''~''lt<.

1-!o.. •.. ~~

..

"""'iJ"

t~ ..~~

,.

-f,-'!i;~~,

.

...,..,.;:~.,

,,{tl'.

,.

,., 1- )-,~

'~'

.:~~~

·,!-.:!I»t~·r·- :~_~*~i';.

-

;;1 ~_~

.~ .:-:j._ ••

-I

'"

t;

'~'_o.Jf.""".

.'

'_4'''f~:

.... "Ii

.. t \_ ..

. -

Hodel van Shen cn Li Basisvergelijkingen Aannamen Uitwerking van het model

5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3

Referenties -Ów

Lijst van gebruikte symbolen

Methoden om sedimentproductie te bepalen

Hoofdstuk 6

Referenties ! -

;-

•

...• ,,'..

'i'

.~-

.

. -,

.).4' j ''..~

,;'.

, ~,', ,'i ~

". '?'

,." ..

". .. ~ .. {~.~

T'.

.. -

"

,<

~t·... p.." )~.;t

~':t-

~

,

-?

'\i

.,-

~i.

....

.,-"-

l,

"

'_

-_

"

-_?;.

-

,b:!~

. ,,' .,

'lt-

1_ "

-> ~.

--

ot

~,lnleiding ~''''' ,...~'''''''~., #"::_" ~ l-:·-

-o~-t

h"'~~

...

In de literatuur zijn drie verschillende

soorten methoden om sediment pro4uktie

te berpkenen aan te geven, die het best omschreven kunnen worden met: de experimentele methode, de stochastische methode en de deterministische methode. De eerste de zgn. "experimentele methode" is gebaseerd op het uitsplitsen van de verschillende, mogelijke parameters. De onderzoeker heeft een bepaalde voorstelling van zaken van het sediment produktieproces maakt hij een reeks van proef9pstellingen

en aan de hand daarvan

die de parameters stuk voor stuk loca-

liseren. B.v. door in een streek proefstations met verschillende hellingshoeken

in te

richten om zodoende de invloed van de parameter: hellingshoek te bepalen. Door de invloed bij de verschillende

grootte's van de parameters te tabelliseren

verkrijgen we een eenvoudig hanteerbare vorm om in een bepaalde toestand de sedjment produktie te bepalen. Aan deze methode kleven 2 nadelen. De eerste is het verwaarlozen

van de mogelijke interactie tussen 2 parameters

(b.v. de invloed

van de hellingshoek wordt mogelijk mede bepaald door de hellingslengte). Hiermee zal misschien voorIn deel de soms grote spreiding verklaard kunnen worden. De tweede is de moeilijkheid bij het extrapoleren. Niet alleen met de grootte's van de parameters maar ook met de geografische ligging. Alle experimenten zijn n.l. in Amerika uitgevoerd en het kan zijn dat het pal~ket van parameters zich in b.v. Azië anders gedraagt. De tweede zgn. "stochastische methode" kan enerzijds gebaseerd zijn op een model, w~~rbij m.b.v. de verwachtingen dat sediment produktie optreedt gekomen wordt tot een uiteindelijke

kansverdeling van de sediment produktie, maar kan anderzijds

gebaseerd zijn op een "black box" systeem. Als, uitgegaan wordt van een model dan kan bij een eenvoudig model de kansverdeling vàn de sediment produktie nog wel bepaald worden. Wordt echter het model ingewikkelder, dat wordt het meestal als de werkelijkheid beter benaderd wordt, dan r

~- "blïjkt' de analytische oplossing stukken moeilijker te worden zoniet onmogelijk. Uitgaande van een "black box" principe zal voor de verkregen oplossing nog een fysische interpretatie gegeven moeten worden waarbij dan informatie verloren \

gaat omdat de werkelijkheid nooit uit de oplossing gedestilleerd kan worden. Was met methode 1 (de experimentele methode) in een bepaalde toestand de sediment,_,. ')~'-"";''''''p1'oduktie _makkelijk te bepalen met de stochastische methode gaat dit een stuk moeilijker omdat nu eenMaal in verkregen oplossingen de po.rameters impliciet zaten opgesloten.

:ol

-_ '_, •.;D~"derde methode. de zgn. ~ld,eterminis.tisc!<e methode,:1gaat dir~~t uit van e~!/ • fysisch model Vlaarin de invloed van de Herkende krachten op het systeem meer;enomen v/orden. Het inzicht in het systeem van de onderzoeker Hordt dus vertaald in formule's. Deze formules zullen echter va~k geen analytische oplossing kennen zodat verdergaande vereenvoudiging

of Hijziging van de opzet noodzakelijk

is. Is er eenmaal een analytische oplossing verkregen dan zijn experimenten nodig om de voorkomende onbekende constante's te bepalen. Blijkt de oplossing niet overal goed genoeg te kloppen dan zal toch Heer een verdere ontHikkeling van het mechanisme noodzakelijk zijn. Hoewel deze methode het moeilijkste te doorgronden is, is het in feite wel de beste methode van de drie genoemde. Al deze methode's zullen achtereenvolgens

nader uitgewerkt worden in de hoofd-

stukken 3, 4 en 5. Nadat in hoofdstuk 2 nog 't een en ander besproken wordt van het transport mechanisme, ofwel de manier waarop het sediment in de rivier komt en de variabelen die daar bij te pas komen.

"

,

,;-;_.,.-.

-

"

1-

;

T

.,;

~. ,..

. :i

~.

~.:.~

,'.',,!tI:.

_._

3

._

.

..

..

'

Het transport proces kent als aandrijvende kracht de regenval. De energie' van deze regenval wordt op verschillende manieren gebruikt. a) Een deel wordt geabsorbeerd door de grond in de vorm van elasto-plastische vervorming. Deze vervorming doet de infiltratie capaciteit afnemen, dit betekent grotere oppervlakte afvoer. De vervorming betekent echter ook een verandering .,..,;:.-

in

~de_samenhang tussen de korrels onderling wat een vertraging .in de . opname van de .. . - ,. ~. ' korrels betekent.

b')

Een deel wordt gebruikt door de korrels te doen opspatten. Dit opspatten be-

vordert zowel het transport (de grond staat onder een helling) als de opname. c) Een deel wordt gebruikt door het opsplitsen van de grotere kluiten in kleinere fracties hetgeen opname van de. korrels bevordert. d) Een deel wordt geabsorbeerd door de waterfilm over het land in de vorm van turbulentie, deze turbulentie houdt de deeltjes beter in suspensie zodat het vervoer wordt bevorderd. Er moet wel worden opgemerkt dat niet de invloed van elk deel los staat maar dat er wederzijdse beinvloeding bestaat. B.v. bij een vrij dikke waterfilm zal de opname van energie voor turbulentie groter zijn dan bij een dunne waterfilm. Dit betekent echter dat de kracht die de korrels doet opspatten en de grond doet vervormen afneemt. Onder punt d) is de waterfilm over het land genoemd, deze waterfilm ontstaat doordat het neergevallen water niet snel genoeg in de bodem kan dringen (infiltratie) en daarom begint af te stromen over het oppervlak (oppervlakte afvoer). Deze oppervlakte afvoer is één van de parameters die het transport (ook wel op.name door de schurende werking) beinvloeden. Deze oppervlakte afvoer treedt op als de intensiteit van de regen groter is dan de infiltratie capaciteit van de .grond. De infiltratie capaciteit is echter niet konstant,deze varieert tussen een vaste ondergrens, de minimum infiltratie capaciteit f bovengrens, variabel door de vervormingen

en een variabele c en dicht slibben van de bovenste laag.

Daar tussen kent de infiltratie capaciteit ~en beweeglijk patroon (zie fig. 2.1). Over ,deze waterfilm zijn nog twee opmerkingen te plaatsen.

I

~,Zelfs bij een verregaande simplificatie van de ondergrond zoals het totaal .endoor-Lafend t cmi.n de

zijn ,'''het volkomen vlak en gelijkmatig afdalend zijn, is n'ie t+

-,~'

vorm van de waterfilm niet te bepalen. Hiermee: hangt samen het niet-

permanente karakter van de regenbui en de moeilijkheid om de overgang van

·"

.

~.--:-'.~

I(

'.

'

-_

.

-t;""'~'~-i~~~'<·.l.aminaire stroming naar turbulente stroming mee te nemen. Ook de ~invlocd ~, ,~t«,.,.· van de. rer;endruppcls op het stromingsbeeld

is nog onduidelijk. Onderzoe-

kingen in deze richting door Shen en Li (~973). De veronderstelde

gelijkmatige waterfillR komt in wezen slechts op korte

afstanden voor, al spoedig begint het water zich te concentreren en geultjes te vormen. Deze geultjes laten een heel ander opname en transport zien zien dan de waterfilm • .De geultjes kennen een grotere schurende werking en ook wor-dt grond naar boventoe 'rwggekalfd. Deze ka Lvende wer-ki ng is zo sterk dat zelfs stevige begroeiingen

r'-

1

-t

'_.

als gras aangetast worden.

--

I

--

,

J

---

J

.f.i.g , 2.1 t*

=:

vergroting infiltratie capaciteit b.v. als gevolg van een grondbe\·;erkbg.

T

=:

periode met min. infiltratie capaciteit.

Naast de aandrijvende kracht: regenval in zijn algemeenheid kaloen nog tal van andere parameters voor die zeker ook hun stempel drukken op het opname- en ~ransport systeem. Een overzicht van deze párameters is gegeven in tabel 2.1. (D.D. Smith, Agricultural Engineering, Mei 1941) ,,' \'

< -,". >,~.

".-'

.-"l"'"!,._ _ ..

~~;;._

.. -r •.•.

,

!" .. :t.,h.~.,.,

•.

."..

, t

• .1;

"_

5

< "

Opgelegde variabelen:

1 Regenval

A Klimaat

a

hoeveelheid

b

intensiteit

c

frequentie

'd distributie 2·Temperatuur

~~~

r"..

..

-, :..

3 Hind 4 Vochtigheid 5 Zonneschijn 1 Grondsoort

B Fysisch

"/-'

2 Helling, vorm van de helling 3 Mate van ge~rodeerd zijn

.

In de hand te houden variabelen:

'",

~

1 Vruchtbaarheid

A Fysisch

Toestand van de grond

2

3 Grondwater 4 Hellingslengte 5 Infiltratie capaciteit

B Conserveringskenmerken 1 Vegetatie

2 Grondbehandeling .'-':'-'Vi:,,'~J'

.

~';.'

"'~..,. , .1t.

.~~. H;(J'ft

.,.~ 'c-

-"4' .

r.

}....,•.t:

r, •.

,,.....

~

....-..,.,.

.!T.,,\1o.;

','

a

enkelsoortig gewas

b

reeks gewassen

c

mate van oppervlakte bedekking

a

kalk

b

kunstmest

c -

gewas resten

d

mest

"b-,"

1!!r.Ji

3 Mechanische behandeling

""'''',.-

~~

e:

.• ~Yf.i_.

1-

-.»:

,1;.-

~.;

.

,

"

a

ploegen volgens contourlijnen

b

planten van stroken, afwisselende 1i._..-

gewassen ,_ _c,' .. terras, vorming "'- ",-;~~.' ;~1i:.' d

..

•• 'It~ "

'.'-I'~~

·\.:.~I ...b:~t."

..... ~~

_t~.~....:

. .t-~~)..;'tr'

contrale van wateraflaat, geul enz.

~""

'I:

."

6

"_

"

.. '3.i'tV '.''xperimentele.me!hode ..... ,

3.1

Inleiding Deze methode is ontwikkeld in Amerika waar omstreeks 1930 door de Soil Conservation Service een begin gemaakt is met het onderzoek. De behoefte om een methode bij de hand te hebben om sedimeot afvoer te kunnen bepalen kv/am van de kant van de landbouw. Daar namelijk de manier waarop landbouw gepleegd wordt van invloed .is op de afvoer van sediment wil de boer graag weten welk systeem van oogsten en planten, bemesting en ploegen hij er op na kan houden zonder dat de hoeveelheid grond in grote mate afneemt. Het is n.l. de bovenste toplaag die de productiviteit van een stuk land bepaald en als deze er in een te grote snelheid vanaf schuurt dan loopt de productiviteit terug. Als nu per gebied kan worden vast gesteld wat het maximaal toelaatbare grondverlies is, wat ~e grootte van de voor dat gebied geldende parameters zijn dan kan men bepalen welk systeem van beplanten (reeks gewassen in opèèn volgende jaren) voldoet. In de volgende hoofdstukken

zullen achtereenvolgens de parameters die opgenomen

zijn in de experimenten worden gedefinieërd en nader worden beschouwd. En in het laatste hoofdstuk zal dan nog het gebruik van de formule worden besproken.

3.2

Definities Er worden een 6 tal parameters onderscheiden 'in de tot nu toe ontwikkelde formule. Dit zijn achtereenvolgens: 1 De regenval index R. Hieronder wordt verstaan het te verwachten jaarlijks gemiddelde vermogen van de regen om braakliggend

land te eroderen. In deze variabelen zijn onderge-'

bracht, de hoeveelheid regen, de intensiteit van de regen, de distributie van .::;

\ ...-.'7;'::

I.

"i#i-

.,.'\-.

•

j];';-

"

-

~

't...

:.

-t;I

de bui. 2 De "soil erodibility" factor K Hieronder wordt verstaan het gemiddelde grondverlies per eenheid van R in een vastgelegde toestand. ",:. Dez'~'variabele' Hordt b~;aald doo;' het ... fysi;~h .~; che~isch voorkomen van' de ,,'~ ,~ .... i'...

I,·...

gr~nd.

~ ..

-~,...!

~~.•

<.t.

; •

.,..'t~.'!r

•.

{.,.,.

". ..!tffi'-,):

-....t~)\:

4:~i.'(~-lh~,·~<·

. :-·....

.Q,;;'~·_.i'
r ~·::.'i.~-I

-" i..

7

De definitie van Lis:

L is de afstand die water loodrecht op de contour-

lijnen zal afleggen totdat bet een vastgelegd kanaal bereikt of totdat bezinking optreedt. 4 De hellingshoek S ln %. Deze wordt samen met L bepaald door de topografie van het landschap. 5 De "geHas-grondbehandelingsfactor"

C.

Hieronder wordt verstaan de verhouding van het gpondverlies van een specifieke toestand tot grondverlies bij braakliggend land onder gelijke andere factoren. Met een specifieke toestand Hordt hier bedoeld de soort bedekking van de aarde. Zoals: gewas volgorde (b.v. een koren- haver- weide rotatie) de intensiteit van de bebouwing. De manier van bemesten De behandeling t.a.v. de gewasresten. 'De lengte van het groeiseizoen enz. 6 De "erosie-controle behandelingsfactor"

P.

In dèze factor zit de invloed van de 'verschillende conserverings methode's

(b.v. contourploegen, aanleggen van terrassen enz.).

3.3

Nadere beschouwing van de onderzochte variabelen

3.3.1 De regenval index R

Doordat regenval in het algemeen bepaald wordt door intensiteit, frequentie, verdeling over het jaar, hoeveelheid en voorkomende druppeldiameters, zal elke regenbui in feite en specifiek gebeuren zijn. Om de invloed van de regen toch te kunnen vaststellen is nagegaan welke combinatie van variabelen de sediment productie door regenval het best benaderd. (Wischmeier, Smith (13))

,'-tlI~

Hiertoe zijn studiegronden ingericht die voortdurend zijn vrijgehouden van .• ~~."

....·i'f ..

" ..,;.."":'

iJ..:Y

~~-i;;:

_

...:

..~

".;.~

-;

(.1.4-

.......,.

~

•

~-

~'..

-

'I

.~

enige bedekking. In tabel 3.3.1 staan de percentage's grondverlies verklaard door de onderzochte variabelen voor achtereenvolgens:

-

de grondsoort "Shelby" op een 8% helling, ongeploegd (studiegrond A) ;

"Shelby" op een

8\?ó

helling, geploegd (studiegrond B)

-1"'~._1..:,:.de grondsoort "Shelby" op een

8°,'o

helling, Haarvan de bovenlaag is vcr-w i jdcr-d

- de grondsoort

- .~. '~ ...... $..~,..

4',

<~

(studiegrond C) - de grondsoort "Nar-sheLl." op een 9% helling (studiegrond

:D)

- de grondsoort "fayette" op een 16% helling (studiegrond E)

~.'

/,

8

Uit dc?:c ver~elijkinr; van combinaties blijkt de combinatie: energie van de ,~'P ......

_.,.~""?,,,,

-,~.,:r""4~."'""",,';;J:;;.,~

~~

.... _'"G·

.;_,JrlJ..t.

.-J;""

~>:' ...ce-

~-~~

.. f.6..w-

..••

;·i-

regen *max. 30 min. intensiteit, voorafgaande neerslag index, totale energie sinds de laatste grondbewerking en regenval energie het best de irivloed van de regenval op sediment productie te beschrijven. Daar dit echter

*

een'vrij onhandelbare factor is wordt verder de combinatie regenval energie max. 30 min. intensiteit aangehouden •

. N.B. Deze combinatie beoogt niet de manier waar-op sediment productie tot stand komt te beschrijven doch alleen een goede maat voor de,productie zelf te geven. De regenval index R 'is,niet alleen ,.tegebruiken voor sediment'J'producti~"...va}}_. een enkele bui maar ook cumul~tief voor een geheel jaar. De regenval energie is te bepalen als we de druppelverdeling kennen en hun snelheden. Door onderzoek (Laws, Parson (5)) is aangetoond dat er een correlatie bestaat tussen druppeldiameter verdeling en de intensiteit (zie fig. 3.3.1 en 3.3.2). Deze correlatie gaat niet meer op'bij wisselvallige buien (motregen) of zeer korte buien, daar deze echter zeer weinig tot de sediment productie bijdragen (lage regenval energie

*

intensiteit) kunnen,we de algèmene druppeldiameter

aanhouden. Ook de snelheden van de regendruppels bij verschillende diameters zijn onderzocht (Laws, Gunn, Kinzer). Het waarschijnlijke

lineaire verband tussen snelheid en diameter in het tur3 2 bulente gedeelte van het diameterspectrum, zwaartek~acht :: d en wrijving :: à bleek door de vervorming van de regendruppel niet te bestaan. Er blijkt een afnemende evenredigheid te bestaan, totdat voor equivalente druppeldiameters

groter dan 5 mm de snelheid ~elijk blijft bij toenemende

diameter. (zie fig. 3.3.3) De equivalente druppeldiameter

is die diameter die een bolletje heeft met het-

zelfde volume als de regendruppel. M.b.v. de gegevens over druppeldiameter

ver~

deling bij verschillende intensiteiten en het verband tussen equivalente druppeldiameter en druppel snelheden is een tabel samengesteld waarin de kinetische energie direct af te lezen is aan de hand van de intensiteit (zie tabel 3.3.2) '-'f';'"

,,(

Wischmeier, Smith (14)). In tabel 3.3.3 wordt een voorbeeld gegeven van het bepalen van de gemiddelde jaarlijkse kinetische energie aan de hand van regen-

,

.

gegevens over de jaren 1931 - 1940 te Bethany, Missouri. .

,~

'~'IJ:'

Eerst, worden de hoeveelheden regen gevallen met een bepaalde intensiteit bepaald,

,,_",~~,",,,,.dan wordt\m.b.v.~tabel~3.3.2

deck i.net i sche energie behor-end b i j de beschouwde -; i

intensiteit afgelezen die daar de tabel genormaliseerd is" op de hoeveelheid van 1: Bere - inch, nog vermenigvuldigd moet worden met het aantal acre - inche's.

, r "

9

Tabel 3.3.1

-------------------------------------------------------------------------------------------------gemiddeld comb. van variabe-!en

pe r ccrrtn ~~

Hoeveelheid Regenval

__

~

__

~~~~

__

~~~~~~~--~~~~

~~_

u

~C>

•

57.3

regen

70.1

energie

Max. 15 min.

intensiteit

45.2

Max. 30 min.

intensiteit

57.4

Regenval energie x max. 30 min. intensiteit

81.0

Regenval energie x max. "30 min. intensiteit, regen-"""'" val energie, voorafgaande regenval, regenval energie sinds de laatste grondbewerking

85.8

92.1

80.2

78.6

85.0

88.3 "

,

~.

Tabel 3.3.3 Intensiteitsinterval (inch/hr)

-

geaccum. kin. energie

kin. energie (ft. tons) m.b.~. tabel 3.3.2

geaccum. hoeveelheid

hoeveelheid regen (acre-inch)

0.24

16.00

29.49

97.70

22.632

0.25 - 0.49

2.56

13.49

19.79

12.862

0.74

1.63

10.93

13.83

10.883

0.99

1.30

9.30

11.68

9.500

1.00

-

1.49

1.88

8.00

17.58

8.332

1.50

- 1. 99

1.31

6.12

13.05

6.547

2.00

-

1.91

4.81

19.90

5.242

1. 70

2.91

18.58

3.252

0

0.50 0.75

2.99

3.00

3.99

4.00

4.99

73

1.21

8.31

1.394

5.99

25

48

2.90

563

6.00 - 6.99

14 '

23

1.66

273

7.00 - 7.99

02

09

-

02

07

5.00

8.00

-

8.39

9.00 -10.99 totaal

"

;_-::...

05

'~.

29.49

05

;-~

16

~,

,"

91

34 "'~..

57

107

.

"

;.;t

~

57

22.632 ...

"

.--t",

....

'-,..

"

..."." 1',

10

·_

'.,

/'"

... _

Tabel intens iteit 0.00

-=in~t~-e~n~s~j~.t~e~i~t~ ~i~n~c~h~/~h~r

_

0.01

0.03

0.04

0.05

.0.06

0.07

0.08

0.09

o

254

412

453

485

512

534

553

570

0.1

585

599

611

623

633

643

653

661

669

677

0.2

685

692

698

705

711

717

722

728

733

738

0.3

743

748

752

757

761

765

769

773

777

781

784

788

791

795

789

801

804

807

810

814

0.5

816

819

822

825

827

830

833

835

838

840

0.6

843

845

847

850

852

854

856

858

861

863

0.7

865

867

869

87i

873

875

877

878

880

882

0.8

884

886

887

889

891

893

894

896

898

899

0.9

901

902

904

906

907

909

910

912

913

915

o

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

916

930

942

954

964

974

984

992

1000

1008

2

1016

1023

1029

1036

1042

1048

1053

1059

1064

1069

3

1074

1079

1083

1088

1092

1096

1100

1104

1108

1112

4

1115

1119

1122

1126

1129

1132

1135

1138

1141

1114

5

1147

;1150

1153

1156

1158

1161

1164

1166

1169

1171

6

1174

1176

1178

1181

1183

1185

1187

1189

1192

1194

7

1196

1198

1200

1202

1204

1206

1208

1209

1211

1213

8

1215

1217

1218

1220

1222

1224

1225

1227

1229

1230

9

1232

1233

1235

1237

1238

1240

1241

1243

1244

1246

inch/hr

o

0.4

'.

1

.e.'

Kinetische energie van natuurlijke regenval in foot-tons per acre-inch. (Wischmeier en Smith)

•.!~.

•

,

......

. \-"

.-

-J'

•

~.' ••

t

~'_.~.::

- -- - - -

." i

tlruppeldia{I!e1:er:_

:.~-;~~;.

,'k

~~~:.

.

~/

",/

,/

/

- --

/

/ I

.s.e

.;-

__- - --

./

_-

/

/ /

--

/.

.' J..,.~;

. .... _._------

--

_.

\.0

----

.~.'.

:.

"'"-:~

.:

-', "

.~

.,

"

'i.0

Regenval intensiteit Fig. 3.3.1

50

.3.0

2.0

inches/hr

Druppelgrootte

verdeling van natuurlijke regen

n Volumepercentage in 0.25 mm interval

l.O

\0

"';<,

,,~ .. , "D~UPPCldi<1ii~c~cr'+'k,.}'lm 2. ""."~.".?' Fig. 3.3.2

Druppel~rootte

'-"""'lr

....,'4.~.'" "'~,

·5,

verdeling bij verschillende

,6,

,.,~",:i

intensiteit

'"

_

... ~

,

e •

500

.s.

2.00

'\:.....

100

v.

o 2..0

1.0

3.0

equivalente druppeldiameter

fig.

6.0

5.0

mm

Eindsnelheid van waterdruppels in stilstaande lucht

3.3.3

.

.

"

.~

....... -.....

·;~i'~:,.;

~,

:~

.

-~Ëj.M

~.;;.w-~"

.:...;;;n~~'" ~>tf~~7

t:"~,

".'

~f~'..:.1

,

.

-.'~"r(~.v"

,~

...

..~~ !~'~e~~r

.'lI?(

'.'

,I>:l
"

:l~

.;\"'"

.. ",~<-

..• ..·ï~~ 1...~. .\"

~.'-~.t.;

"

,"';:1>-

:'J~

~~.~._;<

., 1,."';.';1,

..... ~

...J..t ~.~~.~1:

,

1 ~"~""ft

I~"~

I

~M~ .J.

..

~~ ..

"'*". 'i.;l)".,'

..;1V1

;'1.'

'I'

"

,

'r

~

..... '

..

,..

-~

11 ,.

-, 't:'

....

'

De "soil erodibility" factor Deze factor heeft nog te weinig aandacht gehad om met betrouwbaarheid

te

worden toegepast. De verschillen in erosie veroorzaakt door het verschil in .grondsoort wordt t

op de volgende manier berekend: Er wordt uitgegaan van een bepa?ld proefstation, die bepaalde vaststaande variabelen ,heeft. De variabelen van de andere proefstations worden omgezet volgens de gevonden relaties tot die van het uitgangsstation. Het verschil dat dan over blijft, moet dan veroorzaakt worden door het verschil in grondsoort. Deze bewerking is nogal d.isputabel, vrarrt de fouten in de gevonden relatie' s voor de om te rekenen variabelen worden dan als het ware in de grondsoort gestopt. Naarmate de hoeveelheid gegevens groter wordt en de gebruikte relatie's ~ betrouwbaarder

zullen de factoren voor de grondsoorten mee, verbeteren.

Door Van Doren en Ba~telli wordt gesteld dat naast het verschil in grondsoort ook de voorafgaande erosie van belang is. Zij passen 3 toestanden van de grond toe n.l.: Licht geërodeerde grond (meer dan 8 inch boven de grenslaag). Matig geërodeerde grondsoort

(minder dan 3 inch).

Waarbij erosie toeneemt met resp. de factor 1.0, 1.2 en 1.4. (Deze factoren zijn gebaseerd op gegevens van het proefstation in N.B. Uit andere experimenten

is gebleken dat grondverlies niet altijd hoeft toe te

nemen naarmate de bodem sterker geërodeerd is. Om enige indicatie te hebben over de spreiding van de factoren voor verschillende grondsoorten: onderstaande gegeve~s Onderzoeker Soil Conserv. Service Musgrave Grondsoort ,

Marshall .1';.y •. ',

Wischmeier/Smith . +,

1.00

1.00

1.00

1.36

1. 25

1.07

Shélby Fayette

.64

"Memphis Mexico

'11. B.

.

.

"

1.18

••_ t. ~;;:,

......

0.85

1. 50

(;.i'

1.25

riierbij is'de grondsoort "Harshall" als referentie grondsoort aangehouden;

.' , ''''~'''''*~ Dit

b~tck'è'ntdat b.v.' de' grondsoort "Memphis" als .onder-zoch't door de' So i.L: '

Conservation Servicc in precies dezelfde omstandigheden

a;18 "Nar-shaIL" 1,5 x

zoveel erondverlies kent als t·1arshallgrond. Door R.P. Beastey (1972) zijn 22 "Soil cr'odibility" factoren vcr7.ameld (zie tabel 3.3.4).

::_

.

,'it

'-.'

._ ,

~.

"".Tabel 3.3.

l;.

~"""'~~ft~t

N.B.

'1......

'.'

..

~'

'('

"Soil erod~hility" factoren Kool.gcn s Bcastey.

lt:t:"",~";·"'_~~~·ii.!""t.r'·>

.... ~'!""t")o.-,:".

..:

-,....'1'

~

,.t"\,~

j_,~~

·.z'~·L·-'·;-"1""';'4

;:~;i<""'f~~'~::;":"~:~L~~~-'*~*~

~ .... ~~ ..r~

~~,::"~~;'li~-f; .. '"t~'\~.i:c"

....~1il;~.:~~4+

-,

ook hier Marshall als referentie grondsoort.

Grondsoort

Kwaarde

Dunkirk silt loam

2 .. 09

Keen silt loam

1.45

Shelby loam

1.24

Lodi loam

1.18

Fayette silt loam

1.15

Ceeil sandy day loam

1.09

Marshall silt loam

1.00

Ida silt loam

1.00

Mansic day loam

0.96

Hagerstown silty elay loam

0.93

Austin day

0.87

Mexico silt loam

0.84

!-Ioneoye silt loam

0.84

Ceeil sandy loam

0.84

Ontario loam

0.81

Ceeil day loan

0.78

Boswell fine sandy loam

0.75

Zaneis fine sandy loam

0.66

Tifton loamy sand

0.30

'0

\""

.

";rf

Freehold loamy sand f

.

.'.

r;f"Á~·t ~-

'".t. '

0.15

Albia" gravely loam

0.09

:

. J-.... -.

'.

' ;

~

0.24

Bath laggy silt loam

'''''.

,".

,~.

,

i

..'t

~'''o:.".",;.,

., -..:.1~;':'1'·"\ r~-!'.!f::.1"'<," "--~

.:."

.~~,.~f'~~~·~

.I '~"~{~';

..j.)1~"\"':"

.. ",:"-,,-

-~~-1"

":/,,,

. :"F·..iS},

,__f

~\,.'

- ,tIi- ,'~

"r"~{

~

,-,

h'

;'

._ ~,

. -c '

~3~3.3 De hellingslengte

-

...

."

•.

",

,.<

T

.' "

~

- '"

~ ~._.,

-

~ ~

,., J_'

I

r-.

De verwarring rond de invloed van de helling~lengte L is groot ..Deze 'l[er-· warring is echter begrijpelijk, want niet alleen varieert de invloed van de hellingslengte, voor ~~n bepaald Froefstation,

j~arlijks tussen wijde

grenzen. Maar ook het jaarlijks gemiddelde van de proefstations onderling vertonen grote afwijkingen. De algemene formule voor het grondverlies per C eenheid van oppervlak A is: A = El L 2.

~.

Nu blijkt de exponent C

bij stijgende hellingslengte in sommige gevallen

2

te stijgen en in andere gevallen te dalen. Deze afwijkingen worden deels veroorzaakt door het feit dat men het nog niet eens was over wat nu precies de hellingslengte was en deels door dat ook de vorm van de helling, concave of uniform of convex, van invloed is. Wat het eerste betreft moet opgemerkt worden dat bij een uniforme helling en bij een relatie b.v. van A:: L1/2 het grondverlies per eenheid van oppervlakte voor een deel,van de helling niet constant is, maar toeneemt naarmate we verder de helling afzakken. o

Voorbeeld: helling van 3-0 ft, verdelen we in 4 delen. We stellen het relatieve grondverlies AR1 voor het eerste deel op 1.00. Dan is het grondverlies A voor de eerste 2 delen (L = 150 ft) gemiddeld: A

=

1.00

*

2

=

l.~l.

Voor het eerste deel is AR

1

= 1.00, dus voor het tweede deel AR2 =

A - ARl = 1.83

*

2

~'

We krijgen het volgende verloop deel

AR

75 75 - 150 150 - 225 225 - 300

1.00

"

o

1.83 2.37 2.80 2.00

gemiddeld

'4. Hieruit blijkt wel het belang van een goede keuze voor de hellingslengte. b·

"",~.

>

Wat de vorm van de helling betreft blijkt het grondverlies van een concave

'

helling die aan de voet een kleinere hellingshoek heeft dan aan de top, ge'.\.~:

.

gemiddeld 0.55 maal het grondverlies van een uniforme helling te bezitten ~

.. ,,;'c

-"'"':~'

•

.!!.. ;.;.~....

-t'...,..'./.

.';.....

•.... :k'-,J-:

",

,

:~"~_'.

.,.

(naar Young en Mutchler (18»

.

• ,~

-",.~'~

.c::,;I!~,l.

'~~.

. ~'.,

.Cewa s

Concaaf

Unifo~m

Convex

Koren Haver

6.9

16.8 6.5 15,.1

18.1 7.2 15.7

Br-aak Li gg cnd

2.5 'Lf.6

.

_:JJW;:-.

."'_'_.r';i..'r

~JtJ.

.':~

'l

.t:

..

J.:1~1~'· ..:t~""'>;.t

.~.~

1'4· ". eï, •

die. de invloed van de he Ll.i.ngs Long t e hepaalde was onderzoeker De ,eerste ., ...... --~ ~. ,.,;,~,~ ~ ..r_~jJ<. , ..... . .rr.. .:,,~ ~~':.;. .;... "!s- .}4?' '" A.W. L.ingg. Hij betrok zijn gegevens van proefstations in Bethany, Clarinda,

~.""'" .......

-'

..::t..::",

.-!!_ ...

-:~

<

"

. :,~ '+ "" ......

La Crosse, Guthrie en Tyler. De gebr-ui k t e hellingslengten Haren 36.3 ft ~ 72.6 ft en 145.2 ft). Door de gemiddelden van de grondverliezen uit te zetten tegen de hellingslengte vond hij het volgende verba_nd X

=

0.0025 L 1.53 waarin X het totale

grondverlies is (zie fig. 3.3.4).

,;;

Het is opmerkelijk hoewel in alle 5 de stations een andere grondsoort aanwezig,is de exponent van de relatie van grondsoort tot grondsoort slechts . weinig varieert. Hij heeft echter ook het volgende bekeken: de jaarlijkse verhouding van grondverlies bij verdubbeling van de hellingslengte. Hieruit kwam duidelijk het wisselvallige gedrag naar voren (zie tabel 3.3.5). De variatie voor een bepaald grond type blijkt evengroot als de variatie tussen alle stations. De gemiddelden ,verschillen echter. Zodat we kunnen stellen dat de hellingslengten niet eenduidig hun invloed op sediment productie doen gelden. De verwachting zou bij een éénduidige invloed van de hellingslengte een gelijk gemiddelde voor alle grondsoorten en een kleine variatie zijn. Het rekenkundig gemiddelde (over alle waarnemingen) is 3.03

wat overeen-

komt met een exponent van 1.6. We moeten echter i.p.v. X, A het grondverlies per eenheid van oppervlak ,hebben zodat He de volgende formule vinden A = cL 0.6 ~

Door Van Doren en Bartelli, 1956, (S) Herd nog bepaald dat de exponent van L nog beinvloed wordt door de hellingshoek. Dit was gebaseerd op metingen verricht op Grantburg leem in Dixon Springs Haar voor een 5% helling de relatie A = cL 0.42 gel d t en voor een 90"6 heLl .ng d e r-eLat i.e A = cL.0.34 '~,..,~. î

Over het algemeen wordt nu de waarde van 0.5 !0.1 aangehouden voor de exponent in de relatie grondverlies per eenheid van oppervlak en hellingslengte (conferentic on Slope-practice value, Purdue University, Lafayette, Indiana 1936) •

.

.....

......

,

. .~...t- (:

'

\~\\t: • :l',l:-o'

--?~

'"

'.

',"~,î~

"

1.

~#'

~~é· J_ -

.~~.

·t,~ .... ~~ •.

.',;:';'~!.t~

,

'T.",-':
~'~';l

;.~~

.."f

{X:e'

):.,

;

e-r.

..~

,

..

-.,,,

;~

"

.. -...;..;:

','

", ...l:!f"

·'f..;--tl~~

.

,«!; ,

.. ~.....-

., .... ;._

".p'"

"",_/',,,._'" '''.._f''!-'''',

."

'{

,J"

allel

Jaar

roefstation

Ver-ge Lekón

Verhouding

Gem. verhouding

~...,.",.~....~el~ipg~~eng~~"~i.li$"g.('~~w.vertj~s~,

ethany,

lLIS.2

1931

Mo

32 33

- 72.6

2.50

" "

2.15

34

:rondtype

.,

.'1')".~

.... ,..-:-~\...

90.0

3.22 4.16

Iar sha Ll, loam

......

'

36.3

72.6

.

-'.

3.33

36 ,_. - 37 33 34 35 .33 34 35 33 34 35 33 34 35

3.08

2.25

4.87

;rondtype

11

145.2 - 72.6 11

315~0 - 157.5

" 630.0 - 315.0

"

1.24 1.91 2.20 3.55 2.02 2~44 3.39 ·2.46 2.39 3.45 3.65 2.01

0' ._~

2.56

i

Wis.

OkI.

3rondtype {ernon, fine Sandy loam

':~~.

I'y l.er-, Texas

Grondtype Ki.r-v Ln, fine Sandy loam Tcxas

72.6 - 36.3

33 34 35

3rondtype ~linton loam

.

2.28

35

.Lar i.nda , Jowa

3uthrie,

-

180.0

gr..?~d,:,c..~~e~.

3.80

11

34

~a Crosse,

...... ~.

37

•

2.84

-.-'

36

.he Lby loam

,

,

11

35

•.'t

2.52

..

.i~

1'ylcr,

15 ..~

••

3.3.5

j.~'-',

'(I;}

31 32 33 34 35 • 36 31 32 33 34 35 ", .. 36 31 32 ,33 34 35 36 31

"

....

3.90 2.62 2.60

1. 72 2.92 3.34 .'.(' . ~;.;........ ' " 2.23 1.95 " 4.20 :.q7~' ",.,;1>:i.' . '",... ," 1.65 145.2 - 72.6 4.21 11 2.60 t~" : ,,'t1" ,,;,4.62 4.80 . " ,.,.;5.05 _,..

3.04

'72.6 - 36.3

1

, ,,;~.. •'."'", ",,\lf*.

, .>"..-". 72 .6

36.6

"

"

n.6 -

36.3 FIS.2 - 72.6

"3.49 2.84 2.67 2.98 2.84 3.29 2.53

.,.;j;

~.3•.27

'.'{ol'

~~ "

z

..:(.,j

: t:;r·, :.;ir"·

.,

.. C

';~f'~

.~~

~-I

r,..

:;....

7

'.,""1>'.J

,

;

.*i!~ ., . ...-:~ .i-.

•

"'~;

;tt·

~"'"

,<.,

...",,," - . )!:'~i~~

,~

.. ..;

~~

.... ~

'[:

.

9

3.21 vervolg

op blz.

]6

-

.4,

'crvolg van blz.

16

,-

15

... ,

•

i'l;

" ,,~':'f4l':...

"

35 36

5.02 3.66 liIr.t3 • 86 ,.,~.~ . 3.16 2.21

,.:

~;"ft.-

•

~

ik.

, .....

,

,

..

. ',

'''.'

"

-

....

~. "

"',

, "'1;'

,-.,

...,-,

. ""',-

~';\;

,_

~,

ç:.,..,.

..... ,"""..

;;._;,.t.''J~'

~.

. ...

>,

~

- .~~.

~";'l.-' .. t

'_-J:.-,"~.r'.~

-

~~'i;' ~: ~·1 :':;'-~k~ , -r'!jo:., .:~.

~ .if

""

".'

'~r

I,

1 ~ ~~f~

.;'1.:

;.

~

.,,-.',,

r

,I".

~

;;- ;"If'.

.: t'"."~~'~:+' ...

.

.'"""

Totaal gl'ond-

'

.

':l!

-,

'T: Tyler, Texas

1

G: Guthrie, Okla

6

B: Bethany, Mo

verl~eSi

C: Clarinde, Iowa

"',~

L: La

~

cr-oase ,

Wis

.

,

<

5 "

4

,I 1 I.

o

-;] 6 12.·

.20

---1'.

100

r_;.,

hellingslengte

fig. 3.3.4

Relatie tussen grondverlies en hellingslengte

,

I

1 'L;! ..... !,'--

...~

··ji~.

~:;

,.

' ...;~.

"~I

"""~

< .. ,~

.

t

··~v....

w'f ~»:-!;--

l. !_,~

"',~,:~~;-.

.~.""~., .~~~,:;:

.

"

~.~~~

,, :-.

.ç,~.:

t'>;t.j;'.w

_,:.~

~;I' •

"

'.

'.l"'.•~~

c'

,

, '}t ....

.. ;;:n,

'

•• :'~

,w'_

I

-

..

~,;_~~

~ .. ,Q

.,,

..

- ... ;~ - .... :j

,

..

:::"t#

~~ :~

,

',~-

~;j:.

,~p"(

...

:"'-''''!i.

ft

~'...

'

'i

,

JB

..

~ .• 3. '+ De hellingshoek

""',~-",,'t.

Tegelijk met het onderzoek naar de invloed ~an de hellingslengte begon oor. het onderzoek naar de invloed van de hellingshoek. de volgende relatie: X

=

A. Vl.

Zingg (19)

tot

kvrarn

\

cS waarin X het totale grondverlies is ; S de hel-

lingshoek in %. Meetgegevens van de grondtypen: Kansas loam, Kansas sandy loam,

.

,

Cecil clay wezen op eem m. Vlaarde van 1.49. Om de onderlinge invloed van de hellinglengte en de hellingshoek te elimineren 'werd er een proef gedaan waarin ,beide variabelen aanbod kwamen de resultaten van deze proef leiden tot de formule X = cS 1.4L 1.6 of VleI A = cS 1.4L 0.6 waarin A het grondverlies per eenheid van oppervlak is. (zie ook tabel 3.3.6) In 19Lf7 wer-d via onderzoekingen op de "c Laypan" grond van middenwest Missouri n (D.D. Smith, D.M. Whitt (8)) de relatie als volgt geformuleerd A = a + b5 waarbij dus grondverlies verondersteld wordt als de bodem horizontaal is. Als eenheid van grondverlies werd aangenomen het grondverlies dat optreedt bij een helling van 3%. Het relatieve grondverlies AR voor een bepaalde hellingshoek S is dan Ar = 4/3 0.10 + 0.21 S .

=

In 1957 opperde Wischmeier een parabool in te voeren in de vorm van A S + c S

2

a + b

(Wischmeier, Smith, Uhland (15)).

Gegevens van studiegronden in Dixon Springs en Zanesville vertoonden de relatie A

=

0.43 + 0.30 S + 0.043 S

2

.

M.b.v gegevens uit Verginia (Smith, Wischmeier (10)) berekende Smith de bijna lineaire relatie:

A

=

0.24 + 0.55 S - 0.004 S 2

In fig. 3.3.5 worden bovenstaande formule's met elkaar vergeleken, het is hierbij van belang om een eenheid van grondverlies aan te nemen om zodoende de relatieve grondverliezen te kunnen vergelijken. Deze eenheid wordt gesteld op het grondverlies dat optreedt bij een hellingshoek van 3% (zie aanname van Smith, Hhitt (8)). De formule's worden dan achtereenvolgens: .::..tY·:~":

"~

AR "~

AR

= = = =

0.20 S1.49

.

t

,u.~

(Zingg) ..,.; s:• .:t ," t! 'r- Ls. ,,': '<,j'i't~ S4/3 Wh~tt) (Smith, 0.10 + 0.21 0,25 + 0.17 S + 0.025 S2 (Wischmeier, Smith, Uhland) , ,', !' 0.002 S2 (Smith, Wischmeier) 0.13 + 0.30 S e,

'~;'i.

"

•• 1"'...

"

.~ .,

.....

..t:.Ä~·"'_

~" '!:.,:i·- ...~"~2

. :<~I'~

v- - 7'....

,-~

~ ';;

.~,

Om snel de invloed van hellingslengte zowel als hellingshoek te kunnen bepalen ~_,,' ,is een grafiek gocons tr-ueer-d

(Wischmeier, Smith, Uhland (~5) waarin beide

vaiabelen voorkomen. Deze grafiek is ook omgewerkt'tot relatieve grondverlie-

~--1

......

'.

- """'"

'

.,~

. 19 ~

.. . Dit ccnhc i d s grondverlies

t.o. v.• het ccnhe i.ds grondverlies ....._~~.~

.~Jt'.;/t .

..;._~

W

.'l\~"'li>'t,,'.~':,'

op een hellingshoek

tabel 3.3.6

'."'II!i',*~.

Lengte ,in ft -'

'~

,~

-~'-"

...

,,,

..

..o~"$-,.~

,~~

'~'?'~-t.~_

:~.

van 3% en/een

Variatie

Helling in %

_<"#~';:'4.'

lI"~

:,k·.

:~-ur'

van zowel hellingslengte

~;lz.•.,....·'l'"&'"

,,,,.~ ...

if- ....

'ir'

-..

hellingslengte

Testnummer .. ~~

";-.1<

.:."i'....i",$.o

••.

.~i":-

'

is bCp'~ald. , ';'4s- ..:

.~.~..... ..., - ...... ~

.

van 72.6 ft (zie fig~ 3.3.6).

als hellingshoek

in ponden

grondverlies

2 .. -:~.,... 3,.",,· t--

naar A.H. Zingg.

--,

4

1-<;(

.

.:..-.6

·",5

4!l-;' it'7- "-

('>

..

8

4

3.53

7.14

7.74

4.20

6.74

5.63

5.83

8

4

5.68

5.93

5.05

3.77

5.05

6.44

5.32

8

11.36

15.55

12.20

9.40

12.75

13.71

12.50

8

8

9.68

16.76

14.57

13.44

15.40

13.85

13.12

8

12

,., 23.29

25.94

24.30

24.41

26.51

26.42

25.13

8

12

18.91

24.55

23.20

18.77

21.67

23.28

21. 73

16

8

39.60

48.23'

41.57

32.09

43.47

43.15

41.35

16

8

'30.65

46.90

33.56

29.72

37.06

46.72

37.44

8

-_,!".'

.~: -,-7

.\IIt..

,...,."

~

. ..

,j

.:~

. "".

" ,:t:

,.""{ w;

..'

1('- •

.....~.

J. ,

""'~

"''i~,~

....-'-j.:..

_.

";

I,~

-~i~ il·

,.~

...

,-"";,

&, Relatlc.

f

rt.O'

I n ·-s~ó hellingshoek

v,

20 '

r;rof!dve!'llcs

10

",.i

.5

51Y\:~L.

(A ~ c

0.1'3 -i

o.'10S-o.ool.S"

op"

o ~~~~~2~~+-~-~----~---T-6--~--~B----~--~-o~,---+---1-~~--~---I~~--------~'6~-_(0[.-

hellingshoek fig. 3.3.5

Vergelijking van de verschillende grondverlies formules

Relatief grondverlies ':1.0

t.o.v. 'n 3% hellingshoek en 'n 72.6 lengte

'-<0

__--'i

5

L-__~

~-T

fig. 3.3.6

+-

hellingslengte +-

~

__ ~

invloed hellingslengte en hellingshoek op grondverlies lOo

300

-4

L

0.

...

21

...~..

.

. ,,-

-;~'

Met deze factor wordt het specifieke effect weergegeven van elk soort gewas en de volgorde van bebouwen van gewassen in een rotatie in combinatie met de behandeling van de grond. De grootte van deze factor hangt ook nog samen met de verdeling van de regenvalindex R. Het is n.l. van belang of in een periode waarin het land braak ligt of pas ingezaaid is hoge R-waarden of lage R-waarden voorkomen. Om de "gewas-grondbehandelingsfactor"

C te kunnen berekenen is

het jaar verdeeld in perioden met bepaalde gewas-stadia. Periode f: Braakliggend lan?, van ploegen tot zaaien.

-

Periode 1: Zaaien, van zaaibed voorbereiding tot één maand na het planten. Periode 2: Ontwikkeling van het gewas. Periode 3 : Groei en rijping. Periode 4: Restanten na het oog~teri.

Naast deze indeling moeten we, zoals gezegd, ook de verdeling van de R-waarde over het jaar kennen. We gaan hierbij uit van het langdurig gemiddelde van de verdeling van de R:-waarde over het jaar van het betreffende meetstation ..(zie fig. 3.3.7) (Wischmeier, Smith (13» Tevens is de grondverliesverhouding

voor elke periode van belang. De grondver-

liesverhouding is de verhouding van grondverlies in een bepaalde periode en het grondverlies van continue braakliggend land,waarbij beide in gelijke andere omstandigheden moeten verkeren. N.B.

In de periode F (braakliggend land) is de grondverliesverhouding

niet gelijk

aan 1. Daar periode F slechts van korte duur is en zodoende nog i~vloed kent van de voorafgaande perioden d.m.v~ plantresten. Zodoende kent de periode F ook verschillende grondverliesverhoudingen Om de grondverliesverhouding

is verschillende rotaties.

te bepalen voor de verschillende stadia, rekening

houdend met het feit dat een bepaald gewas in de verschillende rotaties ook verschillende grondverliesverhoudingen N.B.

Het blijkt dat ook de productiviteit

kent, zijn er vele proeven uitgevoerd. zijn invloed kent op de grondverliesver-

houdingen. Dit vindt zijn oorzaak in het voorkomen van meer, grotere en stèvi"·:'ft,'3...'O,

•

1

.

t,

:.

".

r'

:

...-......

'.",

-.r-~

gere planten bij grotere productiviteit .. Dit alles heeft tenslotte geresulteerd in een verzameling grondverliesverhoudingen (R.P. Beasley (1»

'.

';--

,-

~

.~::._:.

(zie tabel 3.3.7).

. .....

-:

~I

Om een indruk te geven van een berekening van een C waarde is een voorbeeld van ·r )

zo'n berekening overgenomen (R.P. Beasley (1». !

.t!"~.

-:

.-

j

..... ,.

,;?-..:",...

r.

-'t"

}

.(.

.-

f

22

l .

,. Gegevens: Op het land Hordt ecn ~:";">or~.,t

,

"'I

o.:-Jl;

»,#:-.,.

r:~;,."

~~

... _

,.'d!t:~

LJ

............ 1"'t ... {,",,:"~~

j2.rige rotatie gevolgd van respectievelijk: t.+ ~..

~~,;.

""'.

... ....

,l.'

j

-

-0(

h..

•

~$

",..~ ..... ~.:.~

tarwe en inzaaien van gras en peulen in het Ie 'jaar" Heide van gras en peulen in het 2e jaar koren in het 3e en 4e jaar. Gewasresten blijven op het veld; de gegevens voor de verschillende grondverliesverhoudingen

uit tabel 3.3.7.

De verdeling van de regenval index correspondeert met de verdeling die geldt voor Centraal Indiana (zie tabel 3.3.8). De uitwerking staat in tabel 3.3.9. In de eerste kolom staan de verschillende stadia van de rotatie. In de tweede kolom staan de data vermeld die de regenval index waarden die tot de aangegeven datain kolom 2 gelden (zoals vermeld in tabel 3.3.8). De regenval index in de àangegeven perioden staan in kolom 4. Vervolgens wordt in kolom 5 de grondverliesverhouding

vermeld (zoals vermeld

in tabel 3.3.7) en in kolom 6 staan nog de rij nummers vermeld van tabel 3.3.7 die corresponderen met de desbetreffende

stadia.

Door kolom 4 en 5 met elkaar te vermenigvuldigen krijgen we de "gewas-grondbehandelingsfactor"

C voor die bepaalde periode.Optellen levert uiteindelijk de

C-waarde voor de 4 jaar, hieruit kunnen we de gemiddelde jaarlijkse C-~laarde bepalen.

c

.~

<

';',J:

:..

, ~,~t.!)

_I

,

"-~.,.r,

't.

"

••

-"

I

"''''I)<'

1'1"~

"

:;';-'(' . .(. "

<;.

~~-r-..~

"

t'··

I 'i"_"

"~

",-

."<~~..~

.

,

s-

...~

.,

~_..~

",,~i--

.l:,.;,_~·-t~

"i-,1"t:t .'~

,

j~.,-,

c :t:::;,.:

'. -

,or- ..

·.f;:~··

' . . ":~ "

,

~,

..""

~''''''~'. -·... ~:~1~·'!·.

...Li:

.. :~~ ~~.~:

",,"'

...~~\;:.

.... :.+'jr\:

,..... --':~.·_''i<.lf \.

,. ~~ ..... -f'~~l;-·

. l·741_ ..~,.

.~i

;

~.40~ ..

",tt

"

·r

"

"

,

t.

:~~'~'"

... ·I't·

~ ~ !..

:)"-J~..t

te;

_.... "'::.._)f~

I,

.,

';

, :r;:':""~

; '.

"-

Ol,

-,

-

_l!!:'

.•.

Tabel

n van vcr-cch i Ll.cnde houw.Land

"_ s't ad Ia t.o. v continue ~.

~~..-

"';-<;5-"

Cover,

Lin c

"_'-

.~"fl;'

:"J~\.--y

• Prorlucthity

I

lf 8.V

j-icld COBH

IS

23

braakliggend. land

-- ,

• .-

.'~ - 8on-Io~a raUo for crop.:-.tnge perled

Lf'l1Uf:nC'e,

and rnana.gf'IMu&.-

No

,.

ct -

G_ondverliesverhoudin~

ylc+d

I

F

Cc,rn

___

2

1

-- _- _-

~.

~'~

'1l_r:.:t -,

J

_- _- __ -

f--

4L+WC

Hl

4L

3 '

1\OTATIOS:

Pct. Pc/. I'c/, r«. Pä, Pel, Pd. u«. Ton'· bt-yut Carter gr &: Ig h ..y: 10 35 la 15 17 25 SPI: TP. conv till •• _ •• ____ • __ ._. __ 3-5 S iS+ 11 40 12 ·18 19 28 10 75+ Do, •••• _•• ________••• --- ---- 2-3 2 13 4~ 20 H 23 29 12 Da•••••• ___________ - --- ----. ~(}-'4 2-3 3 13 45 15 22 27 15 30 60-.4 1-2 ( 15 M> 19 30 Do ____ • __ • _________ --. -. -- -. 1-2 30 32 15 4(}-á9 6 18 COO 35 25 38 40 4(}-59 23 Do_ ••••••• __ • _____ ---. -. --. <1 6 23 65 45 43 30 40 23 20-3,'. Do •••••• __ • ____ •• _- -. ---. --<1 7 10 35 15 8 6 S .5+ ... 3-5 .-Spe TP, pi plant --.-------.---8 10 40 18 7 la 10 00 __••• _._ •• _________ ---- -.- 2-3 75+ .. -: . ., 11 13 43 »0 __•• ___•_____• _______._ --. 2-3 20 12 S 12 G!}!.H ... ... 10 13 45 15 9 22 15 GO-H 00. __• ___. ____._._._ -------. 1-2 ... ... 11 15 50 30 15 11 15 Do ••• _. ___ ••• ____ • ___ • 40-59 1-2 .. 12 2d·yo.r C nrt er I!t &: h; hav: .--. H 24 20 37 4& 25 75+ ndL, 'p!: TP, . (!tJL) artcr ::11..- ••• ~2 25 48 6S 45 G6 ,',,,",,I'. 45 6~75 ,'''''''~~. 2-3 1>0__•..•.••• ··--··-···--·····-·· 25 ~I) 43 1),). ____ . ____ . ___________________ .0 73 55 1-2 ~4 2~ ...... _ ......... 3,) -15 .... 40 2S 111' Cot in eet (\')-C (crot) ~~·!'!tcm _________ ss 40 " 30 34 ~..;~.,.." , ·111' n .w?'~ q.YI' __ ... M ('''1 in cot.O-I,,,p see-d, 1t.·IL••••• ____ •• · 37 45 40 )IP 25 ..... - ...... 87 ))0 ..•.•.••• -- •••••••• -- •• -.-.•. 35 4S 45 ('oL in col..,,')\r-sW cl , ..__________ ...______ .. 25 .. .. :\1l' ... ........... 1

»0••. _... _________ •____-- --.

--------_ -_ ----.... --

_------_-----_ ....

1-·_·_·

.. ,,~ -------_

···w-

----'"

------

I

---_ ---_ n ----..-_ --

.(1"

-

-------------------1

i~l

I

I

I

I

I

I ,

I

,

F=== ::::::i~

:::~~:I

g~::::::::::::::::::::::::::1 i=~

I

-- ---- ------------- -------::::::1:::::::: _---_ .. -------

------

~:::::::::::::::::::::::::: ::::::::::1

I

--------

Com

I

I

I

...... _---

i-- ---- --

1"----_.--------

I

I I I

I

....

~-i_~___ 1------- --

I

I

g~::::::::::::::::::::::::: :1::::::::

.... --------_- ---_ .... _-

-------_----.. .._- -------.. ---------- .. -----------

.

~.~

II

ï ne.. .. _... -.... -.- .---.-. --.

.-

------_.

!-'

nan .. _....... _..

,.~..

~"

~

'1

---------_-_

•

SS

5VAl,.L

69 DO 91 !12 93 I)l ii!, t1C ~1

OR.US

I1f

3-5 2-3 1·-~ Do .•...••..•. - •.•••• - ••. <1 Do ....• : .•.••••••.••• -.Af\l'r :'d or :lJ yt'!\r C lI(ter ~L. :-;-~ 2··3 1)0••••••••••• _•••••••• -. 1)0 ••••

---_ _- ....... ............. -_ ............... -- .--- --_.------ ---- ----- -------

P.OTATJON

With mendow secding: lil cti!'lkt·d f\}w.{'r.J!~ n-s idue-r.Ahrr Il"" .• H,'r ~I. •. - ••.. ))0) ••••

H'-.'~

_ •••••••••••

_ ••••••••••••

- ••••

-

·--··

1"' __.. _. ' ... __. _•. - .... Alter I or "Wh,' C afh:r SC ........

1-2 <,

75+ G~H

.......

41) .. ,r)!)

::::;-:\9 7S+

............

-

f,()- .~

4n·!,~

~.r;Jn _ - ... _ ....

-_ ....... -_ .. ..

.- ........

.. - .......

~O 30 41 ~O

32 ·10 !,,, ';~

(').

2 3

12 IS

~:) 4-15 ~15

:lti 19 24

5 5 !)-15

:\.'> 45 (')

G-15

I

(')

2 2 '1 3 3 3 3 3 (')

......... .. _ ...... ......... ............... ......... ............... ..-_ .... - ........ - .. ",.'"

......... ._ ........ ..... --.-- .... .. ...........

............... .. - -_ ........

............... .. -'---_ .... .. --_ .... --

i...

1-"',-

t·

.,

....

-, fo

.

..~.

''(-

"Cover, aequênee, end rnanag •.:tL.1cnt. l

I

I---~---"

....-.;_

..

!;Oil-In.... T3t10 for tro,j·~:(~~t}v·;Ïf..ld

.,' ~

.

'

"

~1_l_LL:_1-4_L_I-_4_R_~4_L_+_\_\'_C !YA..LL

,,'ith ~S 99 lOCI

CRAJS

IS

nOT .....'r ro

x-r-coutinucd

meadow ~er_ting-Continucri In diseed tew-erop rc:)id:.o~-Con. Aft~r Is t-venr cot e îter ~t Aftcr 2d-~:t:f'.r cot s(tf'r '\{:. -_~~:. In rot middl' s n ît c r S7; ti or l-ap I On diskcd ","-erue st nbble, Mter I year arter :11. _______ Do ______ . _______________

ra.

Pel. 25 35 22

..

SO

6e+ .. ..... -- ---- -- ..... _-_ .. _- ..... ---

SO 92

40 45 50

e~.

Ton,

HdR.::·I--------

101 102 H)3

2-3 1-2

105 lOG 107

b~::::::::=:::::: :::::::

)OS

Ia:>

no

In

JJ6

I>OcnL!:-cr.OPI'"ED

P.OTATIOS'!

Wheat (~",in) a nd I-s p (hay) __________. Whea t and lesp, both y,razod ___________ Spg oats (hay) snd lesp (bay) •_________

JJ7 118

119

~5TABLlSRLD

120 121 122 12~

G"",

-----_

•

61)

;0

S5

Gil 65 70 70

40 42 45 45

(;5 65

-----

5--15 7-15 &-15 i-15

3 3 3 3

s

3 3 4 3

5 7 5 7

Pel.

...... ----_ .... .... _ ......

3 3 4 4

6 7 7

(')

(')

8

8

16

(')

(')

(')

10

10

20

(T)

(')

(')

12

12

25

s

s

--- ---

25 25 18

25 2.S

S

..p.:~i-";'

--- --- - - ----_ .. ---- -- -------------

6 5

12

_-----

-_ .. _ .......... --.... ---_---.. - -_.- ..- ---- ---- -- ----- .. --------_ ..... --- ------_ .. - .. ------ - --_ .. -----------_ .... --- --_ .. ---..-_ .. _ -__ .. .._----- --.. - _ .... ------------- ...... -- --_ ... ----

.(

1)

Pel.

...... _---........ ---.......... -,--

....... --- ....

(Tl

SO

luaDOW8'

and legurne mix ,__._____ Do • ._____ Do_" • • __ • __ • .___

AJr.If.

3r• 55 GI)

l(H~

Pel. 3 3 3

!,5

,(5 SI

GO

75+ 6!>-H 40-S9 6!>-H

.... _-----

... -

sa

per. 5--15 ~-15

42

25 35

_ ....

-------

114 115

35 50 30

30 34 40 40 45

75+ G!>-H "0-:'9 i5+ 4!>-5~

~~~::::::::::::::::::::: :

112 113

.--_

60+ 4!>-!-9

Af ter 2 vcnrs C dtr' :11 ~-3 Art« C;~d vcar nfter :li-----· • ... On plowed se"cltXcd, RdL-.----After )1 ycar C or SG .fter :'-1__ 3-5 2-5 1-2 Afte'i )0_ 2 yca rs C or SG artcr ::11_ • ________ • _____ • _. ___ 3-5 2-3 On plowed scedbcd, HdRAftN 1 year C or SG after :'-1__ 3-5 2-3 1-2 Art« 2 ~'C",' C af ter :11. ______ :?-3 "lthout rneadow s~t:dinlt: Sequcnccs and yi',ld, of lin es 89-90 _ Sequences end yi c: lds of lines 91-IdI) 101,105, lOG, 10';-110 ______ . __ :_ Sequene es o.nd yi~:lds oe lines 1021().1. 107, 111-113_. __ .. ____ • __._

I ().I

' Pel.

_. -_ .. --- -_ .. --.. -- - .... -- .----.... -_ ..... -- ....... --

2-3 2-3

•

.. _..

3+ 2

•

••

_ 2. 5+ _._.

• __.. __

•

..

._.

•

• __ 0.,( .6 I. 0 ._ 2.0

ti.

Ii! f~t~I~~;;~~w:Hm:mm~m :~::L~:::L:H::H:~:m:~::m CORS Af TUl

COR.~

Strip till Planred with indicated amoun_t~or residue on thc surface. l,m to 1.0,,0 Ibs -------.. ---.--.... 1.5OV to 2.000 Ibs .----.--.... --.-.-.2.000 la 3000 Ibs

1:!9

130 131 132 133

I ,'---'--'

i..-...--

--·-·-----·---·--·--1'·----·-· .--.

10 ÜlC-Q Ibs •• - .... ---.-.-.--.--. 4,(00 10 6,000 Ibs .. --.--.-.-------.... 6.()OJOIbs .-----.---.-.. ------.--.-

3,()<)I)

..-. • -- .. -.--

>

134

• 9-,.-m.bo~: C, éorn: con v tdl. conve n ticnn l tI1l3~C; pi pb.nt;. ptcw plant; cot, eotton; erot. cr-c tolar m: g r & l~, gl;)SS a.ntl Iegume: lesp. Iespcdcza: :.t. grass end leeurne mcadöw, at least 1 CuH year: O. Qats: pree, pr eccd mz ; RrlL. residue of pr ior erop leit: RdR. residuc of prior erop rcmoved: sp~. spring: SG. smalt grain: sw cl. s... -eetc lovcr ; "Ï'P, turn plow; V. vctch: \\'C, grass er gr-ass-und-Icgume winter tover secdcd ear!v. • For eetton. HP h •.:;h erop productivity; ::'ol? modcut~ erop prcduct ivity. Sm:l.:l~train cover is assurned commensu rate with the ..indic.att:d prcducrivity level of corn or eonen. "Perie-d 4( ratlos al~c taken frorn column 4L whcn erop ,.~iduc$ remoin on field but without winter cover seed~; trom column 4R whcn corn stover, straw, and .similar

=

=

75+

.. ---_.

40 32 24 16 7 3

50 40 30 20 1 3

15.+.1 ...----·

75+~.----15+1.. ---75+1.. ---. .5+1-.---·

2S 18 14 9

30

1 3

2S 20 15 7 3

-------------1 ----- ..--

rcs-ducs are remeved: ar.d from column 4L + \\~C when ea rly-scedcd arcss and let;"ume winter cover is establisr-ed in addiuon to leeving erop residu es. · Where tWQ per iod 3 \'OltUC'S appcar, the first is Ior hiS;h-yiclding gram and the secend 15 for gram y iclding 1.55 thon 30 bushels of oats or 15 bushels 01 whcat per acre. +Use data from Iines 36 to 42, selecunz line on bast• ol productiv ity level. • Use do,", from lines 93 10 96. selecting Iine on basis of prcducuvity level. , U"" data from lincs 8~ to 113. • Ratio for winter months is 12 percent. • Ralios shown are the )'carly averages.

••. '4f:.j'

. ,'-i.il';f'

c

.i;;

.

··l~

»>

~ft~~~

.1,,;.:,-

.. ..

~.> ..

r..

,~~."''(~;

~,

'~:~

' .... ,~.":.."#\

!!l"'.

..

'ii'

v'.)lo,

.,:'It"""-:.

...."\

~~

.

~~#

,

i';".

-fu,

~~...'4:--t?: . ~":;n,:t:~,~.

,.,~~

:!';'!1(~ ~S~-~" .x :

t~

,

'>k"i

·'·l!'j...... b,~r....

.'''-\'

..

;::~

~

"t~~

jO

"~.J

,~.. .,:.

~

~.

~

..

,

-:....t;(,J>;:

::~.~~··:1 ~. '.>,

,, ;,

.~. <

?M.;~v' ." ,~

~-;-_:'

..

.,"'"J'F

~,

'.

•• : ... :,.1" •.

v..xJ.~

"'!V!~~-

1"<'~'\.l~'

..~,r:.-

......

"

, , ,~."..

?,'

tabel 3.3.8

,

tabel 3.3.9 Stadia (1) Planten tarwe 1 2 Oogsten tarwe 4 Weide Ploeger Planten koren 1 2 Oogsten koren Ploegen Planten koren 1 '_'. 2 Oogsten koren ~,,~;'.;':. Planten , tarwe

...·~3.,;'A!{:_:..'ir-~

~'i""

--j.~-.

'"

.

. 1. ~ •..

..i( %) ~~.,< •.

.;.

',"

_."

~~':i'~"" ••

~~_c

.".,

44 53 59 64 68 74 78 83 85 88 91 93 95 96 97 98 99 100

1 10 20 Aug 1 10 20 Sept 1 ~ 10 20 1 act 10 20 1 Nov 10 20 Dec 1 .10 20

R-waarde (4) Grondverlies verh. Rij num. vlaard (5) zie tab. 3.3.7 tab.3.3.7 (7) in periode

R-waarde (3) zie tab. 3.3.8

Datum (2)

(%)

(%) 91 96 114

(%)

10/10 '70 10/11 '70 1/5 '71

5 18

32 19

93 93

.01OC .0342

10/7 10/9 10/9 1/5

'71 '71 '72 '72

153 183 283 314

39 30 100 31

5 3 0.4 0.4

93 93 120 ·120

.0195 .0090 .001+0 .0012

20/5 "20/6 20/7

'73 '73 '73

321 339 359

7

~,18 20

8 ,25

1 1

17

1

.0056 .0450 .0340

15/10 '73 '74 1/5

392 414

33 22

10 ,,15

1 1

.0330 .0330

20/5 '74 ':~20/6 '74 20/7 '74 10/10 '74

.- ,:.;~

421 439 l~59 &.

'_

491

"

"'1(

.cfl<."" ..•.

..~....

-;. '-j

.• .".,.""!.:. .... ;[

7 18 20

,!

'

'cr

.....

~

•

'"",,

-. !.i;~~~~I~~~~·~

32 ~'~~,,': -.

,-

.

'. .

Voorbeeld van een berekening van de "gewas-grondbehandelingsfactor C.

,,;'";'

Totaal Gemiddeld

:~~~~

Juli

0 0 0 1 2 3 4 5 6 8 10 12 14 17 21 24 30 39

1 10 20 1 Feb 10 20 Maart 1 10 20 April 1 10 20 1 Mei 10 20 Juni 1 10 20

Jan

~1!~.\_._-:;

:)

R-'\-lQé1rdc

Datum ~'!"~'11!;;,,~

.l.'.

2.t·

VrracJine van de r~eenv~l index R voor Centraal Indiana (lan~durig g~middcldc)

--~.

"-j!:-~.

~~o:

.. ~ .. "

".h

t

'.

20

"

_ '\J~:,:.t~}.1j.

13 ·5.··13 13 13

..

.

•

.0175 .0864 .0740 .0640

-1.,

_,;....

400 ••

25 .,. 48 37

• :·'r... ···'·100

.~~

.

.4761.; .'~.~',

,

..

.-119

., -' ':':'::::'.l:!.<;

t

Leve regenval index R

... ,.-t.<

..5Q" Lu~s ob:spo

J

Co.. \ ;'or,,:a 50

",

"2.

fig.

3.3.7

Verdeling van de erOSle index over het jaar

.-".}.

" ,

; ("'~;>

I

. .. . .".~

-~

•

'. .. "'~ ." '(

.• , 1'.-

26

".

,'.,

·(1

-'(_.'

27

"

<

"_

: 3.6

De "erosie-controle behandelinp;sfactor"

Z,~a~t~;""~t!"..-t~-~:.

.....~~~,i~,rn;.j~~

~

.~~.-'·iC

..~~

~_t.?·,,;:;_Ç?l"'_

'~'l_.",,-.3~'f.~

~

.iitt'~·~.~_·'t"';~~ltf~~.-~1.

_ :h·_"'ifF~·-jt;~·~#

~~~~(!!f'

•.t::~~

~~

De invloed van een erosie-controle behandeling wordt afgewogen tegen het open neer ploegen van een heuvelhelling. Hierbij wordt het grondverlies dat optreedt wanneer het land op- en neer geploegd wordt op 100% gesteld. Er valt onderscheid te maken in de volgende erosie-controle behandelingen - contour ploegen: Dit is het ploegen volgens de hoogtelijnen van een landschap waar-Ln.xle

voren"die,J;!~t_water ge LeLden , een kleine, helling krijgen.

. - strookbeplanting: Dit is het planten van verschillende gewassen volgens stroken langs de hoogtelijnen. - aanleg van terrassen: Dit is het verdelen van een lange helling in verschillende delen (in Missouri veelal verdeling in 7 delen) begrensd door een kanaal en'een richel.

.~

Hierdoor wordt de oorspronkelijke 'helling iets groter, maar de hellingslengte stukken kleiner (bij verdeling in 7 delen wordt de nieuwe hellingslengte + 85% van 1/7 deel van de oorspronkelijke hellingslengte). De nieuwe hellingslengte wordt gemeten vanaf het midden van de richel tot aan het begin van het afvoerkanaal. (zie fig. 3.3.8 en tabel '3.3.10) Verkregen resultaten m.b.t. de verschillende erosie-controle behandelingsfactüren. - Contourfarming: Metingen in Bethany, Missouri (Smith, Whith (8)) gaven een relatief grondverlies van 50% te zien op een helling van 7%. Metingen in Urbana, Illinois daarentegen vertoonden een relatief grondverlies van 60% op een helling van 2% (van Doren (3)). Hieruit blijkt wel dat de erosie-controle behandelingsfactor

P voor contour-

ploegen niet constant is voor iedere helling. Als we uitgaan van een plat stuk land dan heeft contourploegen geen zin, het relatieve grondverlies is 100%. Bij zeer steile hellingen zullen de opgeworpen voren geen effect meer sorteren, omdat het water er toch overheen stroomt aangenomen wordt dat dit optreedt bij hellingen van 25% en groter. Hiertussen zal P variëren met de grootte van de helling, met een mlnlmum tussen helling~n van 5%"~n 6~. De-erosie-controle

behandelingsfacto~

is dan 0~5. (Het- •

geen een relatief grondverlies van 50% is). (zie fig. 3.3.9 Smith, Whith (8)) H.B.

Contourploegen moet voorzichtig toegepast worden. Het gevaar bestaat namelijk dat op lange hellingen, ~aar veeloppervlakteberging

is een 'voor doorbreekt

waardoor het geborg~n water begint te stromen. Vanuit dit punt kunnen meerdere voren doorbreken, een sneeuwbal effect, gepaard gaande met 'grote gr-ondver-Li.e zcn.

ti

~:!'t;..,.

o(

- .'

~!. "

._

~..

ir!#

~,

...

"

~~I~

r.J t.;;..!'~

":JO

::jój

.... ,~

','

...,,'.

,28

t<"

~:.>-

pi t~.v<;i~;:h.~~;:~c~: ,,0:: .. ~C:CO!~:;.;t,;!~~ ~c:,r.;el;,_helli »s..

_' ->.~tt~",.

;~"a~.:~

,l

b:~~taandc u~~~ ,,:. _

.e,

"Puntnam" en een hellingslengte van 300.350 ft. De juiste oorzaken hiervan zijn echter nog niet bekend. _ Strookheplanting:

Metingen uit Bethany, Missouri vertonen bij een 3 jarige

rotatie van koren-tarwe-wei

en op een helling van 7% een relatief grondverlies,

van 25%. Evenals bij contourploegen is er een afhankelijkheid met de hellings!,

hoek (zie fig. 3.3.9). Deze methode van erosie-controle wordt echter weinig toegepast daar de boe~en liever grote stukken met één gewas bewerken. _ Aanleggen van terrassen: He~ relatieve grondverlies, ofwel de verhouding van het grondverlies bij een bepaalde erosie-controle behandeling met het grondverlies bij het op- en neer ploegen van het land, wordt hierbij be invloed door 4 factoren: - de helling van het land wordt bij de aanleg van het terras steiler, hierdoor wordt sediment productie bevorderd. _ de hellingslengte wordt verkleind, eerst wordt de helling zelf in verschillende delen opgedeeld waarna door de transformatie naar terras nog eens een verkleining optreedt tot 85% van één deel. - het met het water afstromende water komt in het afvoerkanaal terecht waar nog sedimentatie optreedt. Deze sedimentatie wordt op 3 ton per acre gesteld. (Smith, Whith (8)). En bij een sedimentatie productie die minder dan 3 ton Der acre is altijd nog een sediment productie van 10% van het sediment dat het afvoerkanaal bereikt. Ofwel een sediment productie A

=

0.10 St Rr + (St AR - 3).

Hier in AR het relatieve grondverlies voor een bepaalde rotatie en St de factor "doe de invloed van de hellingslengte en de hellingshoek verdisconteerd, te samen met het contourploegen. - het al dan niet gebruik maken van een speciale manier van ploegen. Er zijn namelijk ploegbladen die zo gevormd zijn dat tijdens het contourploegen de voren de helling op gedraaid worden. Er ontstond dan een helling opwaarts sediment transport U. Deze U is ook afhankelijk van de grootte van de hellings.f-:-:

"

A = 0.10 StAR U+3) . StAR

(StAR

-

waarbij A minimaal 0.10 StAR kan worden. .(Als

3)

U

0.10 S A

~ "#.

:".,"'.~ "

.>~J

p

=

.

{

.-.

De erosie controle behandelingsfactor

"

...

hoek. (zie tabel 3.3.10). Bij het toepassen van deze manier van ploegen wordt

t r

SX AR

(StAR

-U.."'if'·~

•

3)

'Io'(;"'_

..:t' .

P wordt nu: .• t;-

.;!~.i., '".

... .",,..~ \~.~

.

,.,.

",,,--

"" .. fl(':',

p',..,

o:t-.

... !r:....

..
. ~,~

.,",~_~i'.

v

- ~ 1':".[;.11'-

".;",,~

.

..

-s '

-~_t

:~t'~ Ij'!

j.._!>

'~~f~' ""

"

_

..

....,.;:~:'

"

-.

-J../f

;Ji:~

._;. ,.J;.

_.,-~'

~,

.. i\f""

"".....

t

A'

~.

"'

~

:~

)""7;"

• ? q ..."

" c.

,... . ,. .. .~ . 'N. 'r.......~. "" "" ~ ,,'I>-. : :.-; ~waarin.~.s.x ,,!!~Jaç.~o~:~~s..' d~~.A~,i,nv_-\ÇJ..ed .:-caD;. .de.~9.elliQgs'1~k .;:.e~ de... ~el~i.ngs.-. "l.I't"

...~

-

,..",.

"-;"~.:.,

'

lengte bij het op- en neer ploegen verdisconteerd. In tabel 3.3.10 wordt het proces van het aanleggen van terrassen nog een ~eresu~eerd aan de hand van een verdeling van een bestaande helling in 7 terrassen. In kolom 1 en 2 staan de oorspronkelijke

hellingshoek en de hellingslengte.

(hellingslengte per deel). In kolom 3 en 4 staan de hellingshoeken

en hellingslengten

in terrassen. In kolom 5 staat de factor S -,

t-,

- ->-'., -

-~,

hoek èn hellingslengte

....... "'-;.

'

....:.c'

na transformatie

die de invloed van de hellings-

X

-..

~

.t"*t!f

1~~"-

per deel van de oorspronkelijk

~

is bepaald met de door Smith en Whith aangenomen relaties AR (zie hfd.stuk

3.3.3)

.. -....,:... '. .

""'

.,. ...

helling weergeeft. Deze

=

0.10 + 0.21 S4/3

met c = 0.0675.

In kolom 6 staat de factór S

x

die de invloed van de hellingslengte en de hel-

lingshoek voor de hele oorspronkelijke helling weergeeft. In kolom 7 staat de factor St die de invloed van de hellingslengte, de hellingshoek en het contourpl~egen

(uit fig. 3.3.9) weergeeft.

In kolom 8 staat de grootte van het sediment transport helling opwaarts (U). In fig. 3.3.9 is tenslotte het verloop van de erosie controle behandelingsfactor (die m.b.v. kolom 6, 7 en 8 te bepalen is) met de helling aangegeven voor 4 situatie's n.l.: ',-

.::

Rotatie: koren-haver en klaver of koren-tarwe-weide

zowel met gewoon contour-

ploegen als ploegen met de genoemde speciale ploeg. N.B.

De rotatie: koren-haver en klaver kent bij een hellingshoek van 3% en een hellingslengte van 90 ft op "Putnam silt loam"·en sediment productie van 4.6 ton per acre. De rotatie: koren-tarwe-weide

kent onder dezelfde omstandigheden

een sediment

productie van 1.9 ton per acre. (Smith, Hhith (8».

.",-~

:,'"

··'.i!t/'

\ .~-

.<

..

.:;".

. .~

.,

'>

~~Ä'"i'r ;:t!

...

:1."-1

~

.. ,.,.

'>f ..

,;

~"""~

~ :~~

",,:lo/"

.._.~

.....

_~~t,_"it-~

t·· .....··.

"

'.

," ...,. '4,~

,

" '~'" -,.;

"

·_ ,'-'''f. "'~D H »e> Q

CO

H 0.

o

r::

4-'

0"

~:;r;.(

cr)

.._, ~l C0 MMM

,if:ro~''~'

co

rM

~;'~ll"i 0 N

Ol

M

rl

r-!' ,. Lo,\,,{;l'lf) ('l ('l

('l

>~'lf)'''' .-r'r,

C0

.:t

L{)

('l

('l

N

co N

r-:.- r-:l ' co N

,r ..;';k

~ ... \).;.~;};€~;~".

co ('l

()0 n:l4-' LH .......-

...:z:: C!J

o

.c (/)

o

('l

L{)

CO

0

o

m

m

,-...C0

r-

...._, 0

.:t tO

L{)

0

rl C0

rl

rl

rl

rl

m

.:t

.:t

rl CO

('l

CO

.:t

N

N

C0

C0

.:t

0

m

eo

r-

m

L{)

0 0

tO

0

"

ç:

'r! rl

rl C!J

rl

.c:

er Q) C!J H

o o :>

..

(/)

C!J 'r!

rl H C!J

:>

'Cl

r.: {;O

o

m

m

,-...C0

tO

N 0

rl

L{)

r-

C0

lf)

0

rl

.:t

0

m

C0

C0

rl

L{)

CO CO

m

r-

rl

tO

tO C0

L{)

.:t

lil

ro

H

Q)

'-'

Hf-'C!J bO f-' 4-'CLH C!J '-'

c

C!J ba

t.')..;

ClJlIlrl M bD C!J c c C!J n:l • .-j '0

re..; ..;H ra C!J C!J

C!J ('l

rl rl

CO CO

tO

r-

m

.:t

tO

tO

0 ~

r-

.:t

N

0

L{)

L{)

L{)

L{)

CO

.:t

r-

.:t

o

tO

.:t

rl

tO

0. H ::l

.:t

o

ç: ..c' 0.

.jJ

.,

.'~t."

ç:

. "t'/_;

'0 C Ió

P-t

C!J ()0

ot:

f-'...:z:: tI)

co o

o ..c '"""' C0

4-'

tI)

~

•.-j

tD .._, () ç:

CO

C0

r-

rl

L{)

r-

0

N

.:t

tO

CO

0

C0

0

rl

C0

.:t

tO

r-

CO

0 rl.

rl

N

C0

.:t

~

L{)

rl

rl

rl

rl

tO rl

rl

N

~; C!Jrl-

,."

,.

';~"

H

'L{)

c.D

o o

L{)

-rl t) 0\.';;) ,'....,!: ..........

-,

co o ,<:::>

,~~:,:

o .............

C0 <,

t,() lJ

.:t

CLH

-~. '-i

~. ~

f..'

rl

\

o

L{)

C0

0

C0

L{)

0

.-;

rl

~

CO

CO

~','"

...

.:t

r-

o

r-

CO tO

C0 tO

0 tO

N

r-

.:t

.:t

.:t

L{)

lD

L{)

L{)

o

+

+

o

o

.rl

rl

rl

o

Cf)

-

V':

"'1

"

.:t ..._,

lf)

tO

r-

CO

m

o rl

rl rl

('l

L{)

rl

rl

0 N

Cf)

x 11

11

11

.

'Cl

Cf)

C,.: '-'"

t1 ..; U)() '--~ c CJ -'.. "ö

,~

o o

x

Cf)

x

C!J

o

rl

~

H

o rl

....

"

".

_

~l# ,_

~,

....

_

.

....,,:..

::-it"'!'l

-

.

..

"N1!~

.i..._''-'

'.-c~

"

>-

--~.~~.

~,~,,~

~

t:JL~'

I I

I I -"

.~:.t:..~,

'"~

""

.<,

_..,.. ~fi,:....

't_

.t

--<-.*~

.

I

I

..~

~'"

"'"'Z"i.;..._ ..

. ~.

-c-.

...

"''':

r

,_,

"

,'."

T,'J,'

ti

~

(j)

UJ UJ (Û

~ ~

<"~::.

al

+-'

c > (Û

"

ba al .-I

~ (Û (Û

.... -

eo (Y) (Y)

ba --,...

-J-+-~

..

'rl

~

\)

,~~".

',.';'~.

"'!'Vi~-'

_",'ji('"

t ~'"'\

...~~~:-~ -,

-._

o'

!,,_';~

':1'

~:. i", ' ,i

,

'

•

"

')

\,oIL

._:;r..

erosie controle behandelingsfactor

P

(relatief grondverlies t.o.v. op- en neer ploegen (.0

1

0.&

""' __

_:::_J.o(f-_":'-j.."'_;==--+
\
<:>.~

t ~r

...:> c::.....

<'Q,:l 'StZ.r-.

0.10

0.01

~--------;----T----~-r~~--~~--------~~--+----+--~~~-+~~--------~--~---.

i.o

o.f

fig. 3.3.9 Rotatie: Rotatie: Rotatie: Rotatie:

"',,,,, .. >"E,,.

~'_.:~.:;'-t

... ,' ......Jrif..

, _::..-~.

1-i.-"'_1'

',tj'-;Y'P ..

...

~~!I,;

.30

hell1ngshoek

%

effect van de hellingshoek op de verschillende erosie controle behandelingen .. ..... . >. Koren-haver en klaver; gewoon geploegd (contour) Koren-haver en klaver; m.b.v. speciale ploeg geploegd ., Koren-tarwe-weide; gewoon geploegd (-contour) Koren-tan.,re-weide;m.b.v. speciale ploeg geploegd ~.

~~~.;-

5.0

,~~..;~.l{.

""'"-

,,!~.~

.i'It'i'~..j

•.<,r.t:-

-.;-'~'1.-

\

.... ;..,,;;r,

""""'\

.. ~.q;~ '1.'._~~

-~'~~-'

,....."" .....

",

J,D,i'.....

"",,"'

..... Jr

,

..

;:_;-

+\,~" .A~_a

._, .. 1'....

:

.. , •

~.::-'~

• .c§

._ •• t>-

if."'_"

••

We moeten ons realiseren dat de formule zoals reeds opgemerkt in 4.1 bestemd is voor de landbouw. Het probleem wat; zich in de Landbouw t.a.v. erosie .voor-doe t is het teruglopen van de productie capaciteit van de grond t.g.v. te grote grondverliezen.

De

bovenlaag van de grond met z'n chemische en fysische eigenschappen bepalen namelijk de vruchtbaarheid, "~

deze bovenlaag wordt van onder af opgebouwd en van

.' .,,,~~~~~. ~'f'a'f;eb'~~ke~'~do~r---;;o'~r;-: Tus~sen deze twee moet er in een bepaalde situatie evenwicht heersen. Als He nu de formule bekijken A

=

R.K.L.S.C.P dan liggen de volgende factoren

vast: De A als de gegeven eis voor een bepaalde grondsoort; deze moet dan Hel bekend zijn d.m.v. schattingen af gegevens. De R die voor een bepaald jaar of voor 'n gemiddeld jaar te bepalen is (zie voorbeeld in 3.3.1). De K als afhankelijke van de te bewerken grondsoort in een tabel op te zoeken. De L en de S zijn afhankelijk van de topografie ter plekke. Als de topografie bekend is door met ingang of door gegevens van het terrein (in Amerika is de topografie op regionaal niveau getabelleerd) dan zijn deze 2 factoren te samen te bepalen aan de hand van fig. 3.3.6 (in hoofdstuk 3.3.4). Waarbij He Hel in de gaten moeten houden dat 'deze Haarde geen absolute waarde is maar een relatieve waarde. We moeten dus ergens een referentie geval aannemen waarvan A bekend is de R.K.C en P de eenheidswaarde hebben en waarvan L en S bekend zijn.

.... e-

We kunnen dus onze gevonden L en S Haarden voor ons specifiek geval die we uit fig. 4.3.7 haalden omwerken tot een absoluten waarde. Er resten nu nog twee factoren C en P deze twee zijn als het ware vrij te verkiezen met als eis: dat de gegeven A waarde niet overschreden mag worden. Als de boer eenmaal gekozen heeft voor een bepaalde grondbehandeling dan ligt ook P vast en is m.b.v. een tabel bekend welke rotaties hij mag toepassen . ..,r/;~~ ..

!'.~*"

'''+1J.'iIt;.t

.~Nf.~·

. {~

··-~",t,··

.).~i

.•

~"",,""

r,

'~'~'-

;.- .. :,

~i ..·

_Ó'

..

l·r

.~.~'

':~

"'~

"

Het is duidelijk dat in feite veel te weinig variabelen meegenomen zijn. Als voorbeeld kan dienen het feit dat de kunstmest zowel de productiviteit

(dus de

eis van maximaal toelaatbaar grondverlies) als de grondstructuur beinvloedt. e-

Ook de temperatuur kan cen grote rol spelen 'in het transport mechanisme. ZO 'J")I;'~$v

-

.'

;;'

..

;.t~ "",~.

-,l>

",

-~~',..

"C;/'

'\-::

vonden Lane, Carlson en Hanson (1949) dat de benedenloop van de Colorado Rlver

J;.,'~""':

··.')o.~

...

>b

:-

"c

-e- ,

_!,,g" winters een, ~l/.2_x.'izo"hOog.suspendedgeha Lte had dan~.>"s ,zomers~«zie di_s-,

cussie op"Rainfall Energy as Related to Sediment Yield", F.J. Dragonn door V .A. Vanai). Aan de andere kant vergt de bepaling van de invloed van nog meer variabelen zeer veel tijd en de vraag is dan ie zal de nauwkeurigheid

überhaupt Hel vergroot Horden en

2e die moeite die nodig is om tot een uitbreiding te komen wel lonend t.o.v. de te verwachte vergroting van de nauwkeur Lghe i.d?

?~., -

·II~

•

. t

v.

..

_. x,•.

.;..

.t: '

',', ,/

~"~' ,'I

.~ .!<

",

·

~

Oe >,

1

R.P. Beasley: Erosion and Sediment Pollution Control Iowa State University Press, A~es, iowa, 1972

2

G~M. Browning, C.L. Parish, J. Glass: A method for determining the use and limitations of rotation and conservation practices in the'contr01 of soil erosion in Iowa. Journalof the Am. Soc. of Agronomy, blz 65-73, 1947

3

C.A. van Doren, L.J. Bar-teLl.i: A method of forcasting soil loss Agricultural Engineer no 37, blz 335-341; 1956

4

F.J. Dragoun: Rainfall Energy as Related to Sediment Yield 42 Annual Meeting of the Am. Geophysical Union Washington D.C., 1961

5

J.O. Laws, D.A. Parsons: The relation of raindrop size to intensity Transactions of the'Am. Geophysical Union. nr 24,1943

6

H.W. Shen, R.M. Li: Water shed Sediment Yield

7

D.D. Smith

8

D.D. Smith, D.M. Whith: Estimating Soil Losses from Field Areas of Claypan Soil Am. Proc. of Soil Science Society 12, 1947

9

D.D. Smith, D.M. Whith: Evoluating soil losses trom field areas Agricultural Engineer 29, 1948

10

D.D. Smith, W.H. Wischmeier: Factors Affecting Sheet and Rill erosion Transactions of the Am. Geophysical Union 39, 1957

11

D.D. Smith:

Factors affecting rainfall erosion and their evolution Int. Assoc. of Scientific Hydrology Vol I General Assembly of Toronto, 1957

12

M. de Vries:

College dictaat fl0 A

,~,

Interpretation of soil conservation Data for Field Use Agricultural Engineer 22, 19Ln

13

W.H. Wischmeier, D.D. Smith: A universal soil loss equation to guide conservation farm .,'" e:!a);" ~ '• .v. • planni ng ~ -""f, , ..~ ,."",,, 7t11 Int. congress of soil science, ,~",/.,..:.>J;I;,. '~.~', "l'l".,~. ,.r"-l'~:~, ,~1a.dison '"Hi~~•.,.,1260"~~,,, fVf": .""""~,:.,,, ,:i». ó.'.;"'i'~'.' 14 W.H. Wischmeier, D.D. Smith: Rainfall energy and its rel~tionship to soil loss Transactions of the Am. Geophysical Union 39, 1958 <"~ '"

15,

.,

,,:,,,' W.H. Wischmeier, D.D. Smith, R.E. Uhland: Evolution of factors in the soil loss equation Agricultul'al Engineer 39, ,1958 -

,_14-

r

":.-

.'l"

.. '

_".

:.~

"16~','

..

l-l-..H. Wischmeier: A rainfalL erosion index, for a universal soil •. loss equatiol).:,~, ,~ Am. Proc. of Soil Science Soc. 23, 1959 <

17

W.H. Wischmeier: Cropping management 10ss equation

factor evoluations for a universal soil

18

R.A. Young,

19

A. \-1. Zingg: Degree and Length of Land Slope as it affects soil 105s in run off Agricultural Engineer 21, 1940

e.K.

Mutchler: Effect of Slope~Shape on Erosion and Runoff Transactions of the Am. Soc. of Agricultural Eng. vol. 12, nr 2, 1969

'#" •••

_, ._ k...

',",

, . t,

;,;,

.

"",

.",.

, :P.~

=~

4.1

.......

-""

9,A'it1i{'

. ';":-

"v

" .

.,.,-_,:_,

37

._ :-'l"."\"!.

-"\I"~

Inleiding In deze methode zijn, zoals reeds opgemerkt, twee verschillende manieren van aanpak aan te geven. De eerste manier verdeelt het proces in twee fasen, de eerste fase is de fase waarin de regenval tot oppervlakte afvoer komt. De 'manier waarop dit geschiedt i~ aan te geven d.m.v. een'fysisch model of d.m.v. een "black box", waarin de term 'lIblackbox" staat voor een kansverdeling van de oppervlakte afvoer . ., De tweede fase is de fase die beschrijft hoe oppervlakte afvoer leidt tot sediment productie. Deze beschrijving kan gegeven worden via een kansverdelings functie of via m.b.v. een regressie analyse bepaalde samenhang met hydrologische kenmerken van de oppervlakte afvoer. De tweede manier van aanpak neemt deze 2 fasen tesamen in een ublack box" waarin als input de regenval en als output de sediment productie wordt gebruikt. In de navolgende paragraven worden de verschillende manieren van aanpak nader beschreven, waar-bi j de wiskundige achtergrond zoveel mogelijk naar de achter dit hoofdstuk bij gevoegde bijlagen is verschoven. Tenslotte wordt er nog een voorbeeld gegeven van een verbetering van sediment productie bepaling m.b.v.

-,00.

één van de beschreven methode's. 1,':' .

4.2. Methode met onderverdeling

in twee fasen

Vooropgesteld moet worden dat de regenval zodanig moet zijn dat bij aan een Poisson-ve~deling

-- voldoet.

Dit is noodzakelijk om een goed uitgangspunt

/

.,.

.

te

.

hebben om regenbuien als los van elkaar staande (dus elkaar niet overlappende) gebeurtenissen

te zien. De Poisson-verdeling

verkrijgen we alleen maar m.b.v.

de volgende aannamen: -'~-De kans dat 2 buien optreden in het tijdsinterval - De kans op een bui in het rijdsinterval -'1t'..

i-I

.:» ',:.

~.:-:.

~~~-.

ti-

i;~

J.'{"~

.. ~~

aantal buien in het tijdsinterval

~-

~I~!'

~1t.

-'~,J!i.)v'

•

~'J"'.

.

i.._;~

_. ~,lI.j.

s

t;--'

(O,t).

De ontwikkelillg van de Poisson-verdeling ""'.~meld in bijlage 1.

(t, t + At) is onafhankelijk van het

..,-.~y

";~..

(t, t + At) i~ nul.

ro.b.v. deze twee aannamen staat ver-

._ -,':;"<':'

. - ~

..

;;0

,'-

Om nu 'van deze regenval naar oppervlakte afvoer te komen kan uitgegaan worden Vél~

bf een fysis~h model bf' een' t"bl~ck b'6'~".Er zijn verschillende

~~deir:;,i~~\e Komt:

fysisch~'

-" .

-d~nken'\la~;'i~1 d~'"op;;~vl~kte afvoe~''''ui t r-egcnvaL tot uitdrukking ,.....

..'

>"'-~r~;'

.,;.,. ...

.'

'_

-..

-i'

.

"

....

.'

,.",

reservoir model,;.;.hierbij wordt gesteld dat oppervlakte .afvoen, optr~edt.'e1" als de regenval een bepaald volume overschrijdt. Dit reservoir is voor te stellen als zijnde de mogelijke berging tU$sen oppervlak en gemiddelde grondwaterspiegel.

Dit is een summiere benadering van de .werkelijkheid aangezien

de snelheid van infiltreren en de variatie van de-berging niet beschouwd worden. _ Het algemeen reservoir model, hierbij wordt in tegenstelling tot het reservoir model wel rekening gehouden met de variatie van de berging in de tijd. Deze variatie wordt als volgt voorgesteld. Verkleinen van de berging geschiedt door het volume van de geva~len regenbui. Vergroten van de berging geschiedt door verdamping waarbij de verdamping evenredig is met het aanwezige volume. In formule vorm gesteld: d set)

= a set),

• d-t

hier in is set) de hoeveelheid

aanwezig water en a de evenredigheidscoëfficient. -'Het infiltratie model, hier bij wordt naast de variatie in berging ook nog de snelheid van infiltreren beschouwd. Hiertoe zijn twee aannamen gedaan: De regenval intensiteit wordt gedurende de regenbui constant gedacht. De infiltratie capaciteit wordt verondersteld te voldoen aan de formulering: f(t)

=

f

+ a (m-s(t»n.

c

Hier is f(t) de infiltratie capaciteit van de bodem als functie van de hoeveelheden water set) er in. Wanneer het reservoir vol is (m minimaal

I~.

=

set»~ dan is de infiltratie capaciteit fet)

L. f . c

De constantes a en n zijn parameters die invloed van de variabelen op de infiltratie bepalen. Deze variabelen zijn b.v. grondsoort, grondbedekking, grond.bewerking. Van deze drie fysische modellen is in feite alleen van het eerste een analytische oplossing bekend. Deze wordt nader uitgewerkt in bijlage 2. De andere methode om van regenval tot oppervlakte afvoer te komen, de "black box" methode, bestaat uit de keuze van een geschikte kansverdeling van het voorkomen van oppervlakte afvoeren.

é"'- id;;,<~.i

De keuze van zo'n kansverdeling is moeilijk en zal nooit precies het gedrag van oppervlakte afvoer kunnen vastleggen. Uit de vele mogelijke kansverdelingen wordt in bijlage 2 een binominal~kansverdeling nader uitgewerkt. Om nu van oppervlakte. afvoer tot sediment prodcuctie te komen moet nog e~..naan-

-

....... "'1r:1'" .•'

name gedaan worden.

'i"'"

~"".."

~

..

.~

",l

>.~

~!

~>-;- ;':

-

~"""J_,..'

~"

......

v-Ó,

~.t:,·N..l.·'deze: sediment productie komt alleen tot~stand. wanneer. er-oppervlakte.

afvoer is. Er Hordt hierbij voorbij gegaan aan het verschijnsel van transport van gronddeeitjes t.g.v. het opspatten.door regenval. Deze benadering kan niet afgeschaft worden daar de verdeling van de regenval energie over verschillende facetten(zie hoofdstuk 2) niet bekend is. Aangenomen mag worden dat transport van gronddeeitjes t.g.v. het opspatten slechts een kleine bij-' drage levert aan het totale transport: De mogelijke manieren van benaderen zijn: - Het sediment transp'ort pér oppervlakte- afvoer opvatten als een stochastische variabele met kansdichtheid f(x). '~

Het maken van onderscheidt van verschillende kansdichtheden b.v. lente, rest van het jaar, of natte-droge periode enz. - Het correleren van sediment productie aan de hydrologische kenmerken van de oppervlakte afvoer, b.v. regenval energie, pièk-afvoer enz.

_,

In bijlage 3 zal de eerste manier om te koemn tot sediment productie nader

.~.,

worden uitgewerkt.

4.3 ..

.~,

_l' '

Bepaling sediment productie m.b.v. een "black box" •

In een' "black box" ,worden de invloeden van alle parameters van een bepaald gebied impliciet verwerkt in de oplossing. Het principe hierbij is dat uitgaande van de -regenval een functie wordt bepaald die deze regenval kan omvormen tot sediment productie Hiertoe moet zowel regenval als sediment productie gegevens bekend zijn om deze functie te vormen. Als deze functie dan éénmaal bekend is, is hiermee voor de

::~

iv'

,f

~_ct~

i'"

'- ••

;"_"'~;':

.

'f'l.... "} ...

volgende jaren m.b.v. regenval gegevens de sediment productie te bepalen. De manier waarop zo'n functie gevonden kan worden is nader uitgewerkt in het rapport "Een nader uitwerking van sediment productie bepaling toegespitst op het ]ratunseluna ~ 'A"'

-,'

4.4 :,"-&'f...r,i·

r"P

gebied in Centraal Java". (zie voorwoord)

"

Toepassing op stroomgebieden op de Central Great Plains. ". :~:;'~Ij,.-

-:.p~~~.\

.~:;:':."

..~:,~~<;.,

... :o[~>

".i~n~_;:".\:t'.~~

-':'i!#-~; ..

,1;'-"."..1'.

":,'

,<":

~~;

r~".!~~.: .,....~~~;.., ',' ·~:,.~;f-

il"~,,z""~f,,

..~··-,;.,.~_,,,-~~.·'· ~

{.;h,:{~~·,;!::

Voorhanden zijn gegevens van twee kleine stroomgebieden op de Central Great Plains. Deze stroomgebieden met een drainerend oppervlak van resp. 481 acre werden tot 1947 op de~elfde manier bebouwd. Na 1947 werd in het stroomgebied

m;:t ~~ ~.;.~.;J~;;'.-

~<:..;'(.;: ,"".. "".~"'.".'

opp'ervî'~k' và~' 4Üé~crè!~cons"~rver~nde'maat;~gele'~ g8nomc~. (De aan'l~g "i,,!,,~'

'f]';"_'

.:;-~,.~:

van terrassen en waterwegen).

_.~.,..t".~-"

.:'~-j:~"_

._~t:~.,..,.(::;-

..

'II-:S;-~"4: .';....)L~~~~...

.d~;"'~

X

't:,,~~i....-,

!.... ~ ..:&>~-

''\,O,'_1ï

""!~:r:~;

.

,"

'

.

,i"H ...'

..i,_ •

40 " .~"!'>

Om de invloed van deze maatregelen te onderzoeken zijn in de jaren ·,~O:~~';:'--~t.

"...

.,.\t;M

';._~-"'i'

'~-"j'

"'~~'l'!.~.'"

't"-~ ...

~.,1:t\

~;t;.-.f...;.i;I:!:.

.......

~~~~·,.,...;ih

•.

~

.',.;:;-~

-r:i~"''Il

:l'.~

~-.f-.

~

••

._""".~~,..i-'-:~ ~...-~~

1957-1963 metingen verricht aan voorkomende sediment gehalten. (zie tabel 4.1). Nagegaan is of een verbetering van de bepaling van de invloed van de conservering mogelijk was m.b.v. de beschikbare neerslag en oppervlakte afvoer gege-:-. vens voor de jaren 1939-1963, Hierbij werd gebruik gemaakt van de relatie regenval-oppervlakte

afvoer volgens het "black box" idee, met de in bijlage 2

uitgewerkte binominale kansverdeling.

De sediment ~roductie werd benaderd met

een VQor het hele jaar geldende kansverdeling • . De resultaten van deze bewerkingen staan vermeld in tabel 4.2. ,

Referenties

,.

1. D.A. Woolhiser, P. Todorovic: A Stochast ic Model of Sediment Yield for Ephemeral Streams Proc. U.S. Dep. of Agricultur, Symposium of Hydrology Tucson, 1971. 2. P. van de Kloet: Collegedictaat

f1S A, Stochastische Hydrology, Delft, 1975 •

. ti.-,

f..~',

.1

~

; • --,'.

o

;-, I

.1.

••

.,.' '.' ~-.

,~

. _,

","

. iI_~_

·,1i:;, ..

}:

.

.

,

. ~.ç,. ····M

~:' ,

.t-:

.. '

~.

-,

,.:~

.1 ~. i

"-i<"'~

;"";'Ol"';;"\.~

....,~~,'?t" bel" lf,J:l'ol.;· Jaar

~;J,. ....

,

...--:...

,

.

.-',...

... ..,J"

...

.- -"9-.otr

"x.

~

"'~.

..

"

~,'

Sediment pr-oduc t i.e (ton/jaar) Stroomgebied met opp. van 1~81acr-e 411 acre 6.373

58

1.220

4.791 .,';;.,j?

961

2.582

'60

7.419

61

2.270

500

62

2.289

150

63

3.565

70

3.674

V$-

.,

"' '

~.~.

~

-r.;'Jt-o;:.

.~*"

",-.if

2.758

~"'~

1.695 '.;.-!

1.760

2.324 ~

-rl

-,,:;,~

2.663

59

standaard afwijking

.~

'~-'?.t:.~'.:"

1957

gemiddelde

.~

".L.

~.....

;",:,

,

"

..,.

.,

,.~

tabel 4.2

~

Sediment productie (ton/jaar) Stroomgebied met opp. van 411 acre 481 acre gemiddelde

1.070

2.413

-",',;

"-I-~~.~

standaard af\.lijking

1.783

~~

<$'1(' ..,1:>

.-Y_i/

fl;iY'~

.;

.:

1.158

"

,

"

--~~ ".

' •. Ib;,.._

r:::;;

•

f.:.c."

~'~J~ . \_)~~~::..:~:~=,·t·~:-~:;r . . '.;;_'~, ;, ;},;;-

,JÎ'

t;

..r'·...

"

•

•

'ol,

~.

.

.~

J'j ;,

We definiëren - N

E,v t

t

=~

~-.",.

(t) als het aantal regen~uien in het tijdsinterval (o,t)

1

Nu is E'j E'k

~...

.

~,.

als de gebeurtenis dat \)regenbuien optreden in (O~ t ) ,

voor jt k ofwel het is onmogelijk dat er in (o,t) zowel j

als k buien vallen, co

t

\'=0

\I

'Ook geldt E E.

= n ofwel

er treden in (o,t) altijd 6f

0

6f 1 6f 2 enz. buien op.

Pr {E·1t,t+öt 'E.~ ~ Öt SEt1,t+lit, t) l E'k )

Nu geldt als benadering

'. b" , P SE t,t+Öt,' t·.)d k dat er 1 bui optreedt in (t,t+Ót) indien H1er 1) 1S r 1 '1, E·k Jeans in (O,t) k buien optreden. t+Öt t t,t+ót E _ tE t,t+ót Algemeen geldt Ek , = Ek EO + k:1 1 + Als aangenomen wordt'dat de kans op 2 buien in (t,t+ót) gelijk is aan nul dan geldt P

r

·:·t'· .' t Verder geldt dat Et =- Ek n k

=

Et k

co

E \1=0

E \)

t,t+ót

co

=

E '.1=0

~

Et E t,t+ót k \I

.....""

"

j ,~

Met dezelfde aanname als boven vermeld komen we tot

~,'

,~I

~,',J",: Uit de vergelijking (*) en (**) volgt ....!' ..!.,<__,:~.

i:,q:..

-....

)E t+Öt

P

1

r

l._

~

..

'.~i"

",'

..

k

~.~"..",;-*,

J;.

.'''...•,

i

I."

=

l\

"':'~~P'.~-

~ ..

.•••

p r

"'_ P

~;!;!:,_

}.~.J;:!--.

-s

:;';"i1:':'.

{E t Elt,t+ÓtJk-1

Î

,

r

Delen door öt levert

P .~ ..

r

SE 1 k

- p

öt

r

P

=

p

r

r

- P

r

:

ö't

.,,~.

<

._

r> -

_-:Jt.

•

d",l.

,2.':'~·'.-Door de.slim,~6t~;O te~ènemen, samen met, de, f van Àk ..(tL~omen~we~ t9.}:"~, .~l""'-'~

Door Àk (t) gelijk te stellen voor alle k aan À (t) komen we, in aanmerking t

nemend dat Pr

Ek-l

. J'

-

voor k=O gelijk is aan nul, tot:

~ v ,

r

Pr

t Ek '\ =

1 f\

(s) ds

,1

k 'exp

1 o

o

als

Dus

À

(s) nog constant is, is

P r

t 1 Ek t

~... _.

.

-<

= Pr

i

N

l

= k1

of\ =

r

,.:t.

À

(s) ds

1

JI'''~;

(s) ds =

À .c

s~

(Àt)k kl

e

-Àt

,

.'. t·

•. :.

J

-_-,.,

"

\

,

.

,~'

~,.'

"f"

,

,

''''''_'

Deze bepaling is gedaan voor twee gevallen n.l. Het reservoir model, waarin oppervlakte afvoer optreedt als de hoeveelheid O

gevallen regen in de k

bui (X 1) groter is dan de inhoud m van het reserk

..

voir.

.,.~...,

Het "black box" systeem , Haarin het optreden van oppervlakte afvoeren als - :'9.

~,J.."

•

een te kiezen kansverdeling Hordt opgegeven. Hierop vooruitgaande de algemene theorie, hier in werden aan de regenval oppervlakte afvoer, sediment productie resp. de ind:c~s

1,2 ~n 3 gegeven. De in-

tensiteiten zijn resp. ~1' ~2 ent';"3 Gebruik is gemaakt van de volgende aannamen. Pr

i Si.

(t)

> 0

1=

1 voor i = 1,2 en 3

ofwel de kans dat een intensiteit kleiner dan nul optreedt is onmogelijk - Pr ~~i.

(5)

= 0,"1

c

s

(t ,t.+è t ) >

o. \

ofwel de kans dat een intensiteit in het tijdsintervàl (t,t+At) gelijk is aan nul bestaat. Definitie stochastisch tel proces N.(t) l.

het aantal gebeurtenissen

N. (t) l.

= sup

ç

1\I,

T\)

i


1

waar i n \)

is

T i het tijdstip Haarop de

\)0

gebeurtenis is afgelopen

\)

N. (t) het aantal gebeurtenissen

in het tijdsinterval (O,~) sup. staat voor

l.

supream, het hoogste aantal . -'"!.

ofHel niet iedere regenbui heeft tot oppervlakte afvoer te leiden. M.b.v. de aannamen is het volgende te stellen T i

~\) k

= "-. ) :"" )

.~~:::

T

i,' ("\.,),d s

l.

·_"r.

P

.,r

t ,

T i ,

\)


-

i

00

}:

k=v

P

r

Ni

(t)=k ~~

\)

t> O. . ~1t~ ..

= 0,1,2 •..•. -,

._:f

I

0

.' ~b.-

'"'~i

\)0

bui is

de integraal van de intensiteit van de bui over de

\)-1

-

ofwel de hoeveelheid regen gevallen in de

Ofwel de kans dat de 'V gebeurtenis voor 'V,d stipt de som van de kansen dan 'V, y+1,

\1+2•••••

lS

.

. r.>

,

,

afgelopen is gelijk aan

gebeurtenissen o:ptreden in (O,t),

daar aLs deze aantallen gebeurtenissen optreden moet T i w,el,voor tijdstip t \I

vallen.

,

~

J. ~

, -'

S

'2

f,NT, Ct )'''=4 n ,,,N2 Ct)

oo

(

":~' .... ",,,~~,:Dan' is,Pr';""l,,·.,N2·(t} ::... .;Vi,~ J =,'t',}; , Pf~ n=v De kansverdeling

Schrijven we deze verdeling nog even als PI' d~, conditionele ,<~r

t

N2

Ct )

,1 N2

~ans~~r

="v.:1 =

De conditionele

<4... , ",

'

van de regenval is bekend (zie bijlage 1) n.l. een Poisson

verdeling.

•. r.

,

o=,~ ~ waarb~J, .n .,.r, v~~~, .... "!w~

«,,<~r t"N1

fN

1

(t)

~:):;a~\

(,t.~= ,V,(NI,

als zijnde

= 'Q\-'I'n

(t)

= ~ 5 en

definiëren we Ijl

,n,

(t,v) dan geldt f.~': '

'';' "

(t,~)

kans'!' (t,v) si voor de 2 bovengenoemde n

gevallen te bepalen.

Het'reservoir model: Stel PI' ~ X -e 1 >m '\= II dan is de kans op v overstromingen tijden die ~ buien: (n) nnv (1- ) n-v v

v

(1-

n-v

)

.;

'",

,j,

.. ~

1,

•. :.}~

- Het IIblack boxll systeem. We kiezen hiervoor een binominale kansverldeling .voor de overstromingen

met parameter

•

,Omdat gedurende het .hele jaar deze kansverdeling

verandert

(andere omstan-

digheden leiden tot andere sediment productie) laten we de parameter ook een kansverdeling

hebben, n.l. een S-verdeling. (o.+8+1)! 0.(l-n)8

Voor een 8-verdeling geldt dat f(n) waarin f(~) de kansdichtheid Nu is '1'1'1. (t,v) = jPr

t

zelf

van

tl

0<

ex! S!

I]

<

I

is.

N2 (t) = v, 'il= P

I

NI (t) = ~n1d

n

1

ofwel 'I'n (t,v)

=.,,(~)

,,_J llv (l-ïJ)n-~.,~(n)

d n

o

dus

""l

•.:t~.

is bekend

(t,v)

Ijl

"!~;."~~~".7i, ~"-'i'j:~:,"

1).. ~~~_.

- PI'

"~JJ..',t.

i

N1 (t) = n

komen we tot: - voor geval 1 'H.1i'! . " """.,,-,<,..,:.,

,", •. ".:.J:l;i;1"

i ..",.

'_~~~,:,~:,~-

•'-""':. .-•• ,.~,..,

1

~'M~

~.·-~,.-:::~~~:".tf~?t"~ ..... ,

is bekend

'.: E • ~."E

{-~~voorl'êeva{2' "",,,",,. _'''''''''t "

"~',,":~~.:.,

1

'f

i ..!V_;~-'~*'~~"'~-

-_~..J,1t~~::} ) ,r\~~i)~ ,- '~"3:,f

'_"~~~'"."~">.J::;r,"~

.

'0..

~~, '",:t,,'l.. . '; '-;, N (t) I1Àt . ~'~ 2 N2 (t) 2 ~_= (,1 >.t ) 2 ''<:'+ I1 >. t ,,",,,,".. ..,l'c,,_, - ,.',1l'~ """, .. ' }" '".. '

t"rN

1::

'(.f)1=

cn)

'Ê

E fN~ Ct)21=

E

"E (N"

(;1)

Àt!

Ct')) .="'E~'(I'!) \t·f

E{î1

2~(Àt)2

'*"~'· ...~n,.}i-,~~.,

r.

di.

",«~~,~~

·_ ....

~,f

l1,et,,~ N2 ~(_t)~,\~>t> de,....~er.~chti.!lg .~~ ~~!"'*,aal~}~l~~pperv}akt.~~fvoc~.n. ;,k.
(t)2 \ samen met E 2 vlakte afvoeren bepaald.

t

N

2

(t) ~ de variantie van het aantal opper-

IJ

voor geval lis ~ de kans op een oppervlakte afvoer voor geval 2 is ~ parameter in de gekozen binominale kansverdeling met z'n eigen kansverdeling

(met parameters a en S); hierbij balt nog op te mèrken fj

als de S in deze vertaling - 1 is, dat dan E (M)

1

te afvoer (E {N2 (t) = . of als S- co dat dan E

~.

fNl

(~b =

=

1 oafVlel altijd oppervlak-

(t)?'

0 of'.... el nooit oppervlakte afvoer (E

." ,- .,:;'.

f N2

(t) ~

=

0)

-<;~:.

[,-,_

"

\

..'

...

",

..

,

".

....

{.

."

e-r-

47"

«. ,'

N3 (t)

!3

Met de definitie gedurende de v

o

E

(t) ='

X 3

v ,

\)=0

afvoer.

met X 3 als zijnde de sediment productie v .

N.B. De indices 1,2 en 3 voor respectievelijk gelden nog steeds (t) = N (t) (zie hoofdstuk 4.2); d.w.z. dat elke opper2 3 valkte afvoer leidt tot sediment productie.

~e aanname dat N

.

komen we tot: P

r

{ ~

ff

(t) (u)

<

x ~ = Pr

f

N2 (t)

=

1\)

.."

00

+ E \)=1

P

r

du

.. (f (x))

,.

J'_'(.~

".

is de dichtheidsfunctie van de sediment productie per

gebeurtenis.

Hieruit volgt dat E .

t-

I

en vas

f!3

y

~3

(t)

1= f

(t)1 =

E

N

2

(t)

E fN2

1

E

,.

(t)

van

'--c

"_"

~-

,.'0+ ..

~'.

,}'!;«

.

-.

.

-,

-.

...".

-

""

,

~

~

-

'"

~.:_

~~

48

-H;'

".t~-

Deterministische mo t hodc 'fr:.. _~!"~lt.,.r:,.;.. 10- ~ .. r""'J~

.:~..5.

~~-....,~,.I

5.1

Inleiding Het verschil tussen de deterministische methode en beide andere, de experimen~ tele en de stochastische, is gelegen in·het feit dat hier het gedachte model, dat het proces van de sediment productie beschrijft, direct getransformeerd wordt in een stelsel vergelijkingen. Om bruikbare vergelijkingen sterk geschematiseerd

te v~rkrijgen zijn onderdelen van het proces'

,.'

of verwaarloosd.

In de volgende 2 paragrafen zullen 2 modellen beschreven worden, de eerste opgesteld door G.R. roster en L.D. Meyer, de tweede door H.W. Shen en R.M. Li. Het grootste verschil tussen beide modellen is dat het model van Shen en Li d directer de invloed van regenval beschouwt dan het model van roster en Meyer. Verder valt nog op dat Shen en Li direct uitgaan van een afstromende oppervlakte film in tegenstelling tot roster en Meyer die uitgaan van het stadium dat het water de op de helling gevormde geultjes heeft bereikt. en deze stroming uitgesmeerd denken over het hele hellingsoppervlak.

5.2

5.2.1

Model van roster en Meyer.

, .-t

,~~

"].'.

<

•

Basisvergelijkingen

- Uitgaande van de beweging in het geulenstelsel kan voor de continuiteitsver-

,~

..

gelijking van het sediment het volgende gesteld worden: ;.-~ _'i~ ..~ .. . "-;.-or. .....;. 4-:-~ .~:;;~ -q-s --t~r ' ·~Ii .~ 7-1r't~.,!I't 1I:-""'~1E: ..:-" :f ;.~~ 4 " dS dZ dS dZ r B dx + B dX at - Sr dx = 0 ofwel dX + 'at B = 0 (1) waarin Sr de

' . ~-""jf"'

)

,

.

..

sediment toevoer zijdelings van de geul is per eenheid van breedte t.g.v. regenval en oppervlaktè afvoer .

-

Bz ,'

or<'

- ......

"".

De opname van sediment (at) wordt bepaald door het deficiet tussen max. mogelijk sediment gehalte.en het v~?rkomende<~ediment wordt aangenomen als

az

at

= a

(S

- S)

It\amx.

g~hal!e (Smax. ~~S).Deze relatie

(2)

- Het maximaal mogelijk sediment gehalte wordt bepaald door de stroming van het water. .

M

,_,

De derde basis vergelijking is dus de bewegings vergelijking van het water, daar deze in zijn gebruikelijke vorm te onhandelbaar is zijn hier vereenvoudigingen aangebracht (zie 5.2.2 Aannamen).

i -

',~

~.

,.

.k":"'~-

._

-

.

~~

::.~:...

~_... .,.

......,

'.

~,

'S

~.,c;J

..:

.. .

"'-

.

.. ~

De opname van gronddeeltjes t.g.v. de Lnwer-k i ng van regen en de oppervla~te

1

film en het transport van de gronddeeltjes naar de geulen wordt weergegeven door de term S . r

De transport capaciteit (S

2

max.

van de bodemschuifspanning N.H.

)

T

wordt aangenomen aliéén afhankelijk te zijn 3 S = Ct~ . T /2 (Yalin, 1963) max.

Door deze aanname wordt de kritische bodemschuifspanning

""'.

~...".~_

" ''9;

,

+-k..~' '1.'

~.

t'14.-

• ",.,..

..

~"'>:-'"Î:

'h

;!~.

•

·i;!:i.qh

..,..,_..-

=

De max. opname capaciteit (dus als S hankelijk van de bodemschuifspanning

,;_,,;;40....

is dan eveneens direct af-

max

=

a S

C

op nul gesteld.

.

a S

0)

max. ~

3

~

0

3 .T /2

In plaats van elk geultje apart te bekijken is er een gemiddelde schuifspanning aangenomen die evenredig is met~ de diepte van een waterfilm over het hele helling oppervlakte gedacht. Deze waterdiepte wordt bepaald m.b.v. de Chézy formule voor eenparige stroming: h Deze aanname is bevredigend gebleken

=

(f/89 I)1 /3 '12/3

(fo~ster, 1968).

r

N.H.

Hoewel ~ staat voor de energie helling van het water kan deze vervangen worden door de helling van het landschap. 4 De hydraulische ruwheid f in de Chézy formule wordt als constant aangenomen voor een bepaalde plaats op de helling. 5

-

Ij l '. De sch~jfspannlng die geldt in de geulen: T

=

pgRj, waarbij R de hydraulische

straal is van de geulen, kan m.b.v. aanname (3) omgewerkt worden tot 2 T = C Ii /3 q 2/3 r

. lS . C H·ler ln

r

--C 1 Pg (f

8S

r

)1/3 en Cl. lS d' . e ver h ou d'lng van d e e ff ectleve r

schuifspanning in het geulenstelsel en de gemiddelde schuifspanning bepaald met de gemiddelde diepte over het hele hellingsoppervlak.

Deze factor C 1 r

zal dus van situatie tot situatie variëren. "L'

6,

4';'

.~.... ~'

._~.;.q.

. ..

__ ~ ~~ ,.,\i,ordt onaf hanke Li.jkcV,an~~~,tij~,ges~elq ep.w,~1 q

= ~qO" LX

.;!,e d~nkbee~dige

"'l'-

'0

waterfilm aan het eind van de helling.

5.2.3

..'" .~

De variabele afvoer t.Z.v. het niet-permanente karakter van de regenval

.> "'t

Uitwerking van het model - :,:

...-,~{t

:'i,~(

"

N.B.

(~)

staat voor de maximaal mogelijk opname van het sediment; dit is ook max , gelijk aan a S max. t

50

"..~wf41""~\,,pjt ~ir,!i(!n~~sloPt~iilak~!\ \'i.'?.~t ,~ckdLlêlr~~~.D~,~o de .~itll,élJ~C, "ï,~n,~:~, ci~~~c ,".~Jl 4

de helling dus 6f dat er een kanaal of watervang het afstromende water ontvangt 6f dat de lJelling dusdanig verandert van hellingshoek dat er sedimentatie optreedt. De situatie aan het einde van de helling wordt gekarakteriseerd door het sub-

o.

script

- (S ), max 0

(dZ ) en x zi.jndan resp. de transport capaciteit, de op'at max 0 0

name ~~pac1teit-~n de hellingslengt; aan het einde van de helling:' Nu stelt de term

~ x

=

de relatieve afstand voor. Stel x x

o

*

x

0

Dan is m.b.v. de aaname's 2, 5 en 6 S max

(51),0,-'1)",

Cr3/2 J. q

Ct 1:3/2 -

=

-'., ) ...

(C~

l-

Cr

L

~I2-

-! 0

J.qo x*

=

= x*

I.,
'1<-

"

;1*

J:

met .1* =

a0

dZ (ät)max

even zo is

= x*

(az) ) dt max 0

~*

De verg. 1 en 2 kunnen omgewerkt worden tot de volgende:

(1) : ,.. .. ~J"

S +

......~ï"<;...;,~~

..'.

J f (~~) ) !I'"

.:.;f

~

ät o

(<:1

S ) max 0

1

d~ = 0

~.-: .....

"

'"', ;-"

dZ (2):

SR B

."

1""':-

-+

S* = (S

.~~..

max

,

fr~

S <:1 max a S + (<:1 S (a S ) max)o max 0

-::

S ) 0

'

.; '~li.

s'

-. ) f( ~) csmax 1

=

BR \ dx

)

.

';-'

~

0

,-

, "'\
:r"

....

~; ...:;;

= (S

S*

S

max

)

"'"= ät (a 0

) + S max 0

x*

dZ -e ,

J:;I::

1

en (2) combineren levert

at ....

,~f.0

dZ -)-

••

(1)

- ~ . ~.:.}-~- .'

1

'"(S ) max 0

S ) max 0

(<:1

r J(~~) f SR ,B

,_

dx = x* :I*

(3)

.~,. "

~~*p,

.~~#;t

''!!J

.'Schrijf i.p.v.

SR B (S

~.;'-

X

a

l = max 0

~......

cc

-

(0. S

0 en i.p.v.

)

max 0 ) (S max a

X

a

=

y

...

....~

l'

.. ,":g.~

.Tt,' ...

',,\,"

",,'

51

'.ë;~!:iml;;i.~b6or :-1n~vergèlijking '(3) 0"~en"y"-inte voeren,"""<.i .p.v'.x .de relatieve afstand

=

x.x te gebruiken~ dus dx

x 0 dx~1< en (3) te differenti~ren

i~··

naar x* wordt, de

vergelijking:

az

( - ät (a.

)

S

max

-0

) + Y 0

De oplossing van deze ie graads D.V. is,

az - ät

'\

d.l* dx*

1

=

(a. S ) .max 0

~

~

(-

Yx

*

e

."

-

~ -1 '

'" ,,:'~~

0

)

Yx

*

e

dx* + C " jo"; ,

. r:"'\;)

,~

"'''.fI;.1

--~!:i!-~~ ... .01/

...

,~

,~.

"':':"

~i!

,.

~!~.

"

z~:.

~"': _-i! ~

~.. '~

.~

.~:'":: ,. .....

••

;t

;;.~""

'"

dJ:*

= 1, dus dat over het hele traject de hellingshoek dx* constant is, wordt de verg. : .,., ":1 ., .~~~ • .;.~. 7{ . f;; . ~,;~~~~. îl<,' . ,-4t\:-i· \..,:t 1"

M.b.v. de aanname

+,-1:

",'J

'.,'i~

az at (a S ) = max 0

-

1-0

e

*

'~

.,_""

.~~.

f;J_,

"

-yx

[1

Y

• ..-;f.~~

t-..;;~,% •.·

,~~~

<

i :.

~'"

'.~

.

',r. :.-

-:

'"itI'_

~

dZ

Nu is (S

S",='" .?~

(S

S

S max

max

S*

=

(a S

max

0

=

)

=

)

-at

x

0

) +

x* ~

n.s ~ H - (,1-0) (l-e -yx.",); Y ',f'>'"

*

dus geldt dat

0

..

T ~

=

1 daar de he 11'lng

UDlif orm

was aangenomen.

De knelpunten van het model liggen besloten in de gedane aannamen, daar is het yolgende aan op te merken. De a~name :tZ = u

-

a (S

max

-S) veronderstelt

dat de

factor a een constante is,

dus onafhan\elijk van de voorkomende korreldiameters. • -: ,-r,,·s'J.r • ;...;y. ,... ~.~ "y.-....,.""'.1;. ~ "l-.,

..

::~

.... ~,..

Dit is niet geheel waar ..~

.~.i-

_.

,.;, .....

want relatief gezien laten de zeer fijne fractia's zich moeilijker door de ro

stroom oppakken dan de gave fracties. {~

- De aanname

:fi%:

S

'= Ct '

max bodem schuifspanning

,"

-:..0"

3

-~ ''': ~-~~ /2 veronderstelt zoals eerder op gemerkt een kritische

nul, lI~aarhoudt ook geen rekening met de zgn. "wash Load "

deze zeer fijne fractie kan schier onbeperkt vlOrden toegevoerd aan het water zonder dat sedimentatie optreedt.

•

'..,

-

,

52 ~

...

,";"'§

",

.....

~a"1<

aal~él:me','l'~_at.J~H~~l~-àe:nt.j~,"!9~,,~,. e~L~,,~el?~
",j';-i~~~c

afhankelijk van de intensiteit (zie Shen en Li, hfdstuk 5.3.2). - De'aanname dat de afvoer q een linear verloop heeft met de afstand is alleen goed bij een lange bui waarbij het aanloop verschijnsel slechts een klein onderdeel is van de gehele bui en de intènsiteit en de infiltratie

~r

capaciteit geen functie van de tijd zijn (zie hfdstuk 2) - Verder zal bij het werken met dit model in een bepaalde situatie de factoren S

~ (S

r zal S J-

r

) en ( S ) voor die situatie bepaald moeten worden. Hierbij max 0 max 0 bepaald worden door voornamelijk de regenval, begroeiing, topografie

enz. \)(!_~.IC-'-=>r'?

en (a S ) zijn voornamelijk afhankelijk van de vorm en het-rvan max 0 max 0 geulenstelsel. (S

)

5~j Model van Shen en Li

5.3.1

Basis vergelijkingen

Uitgaande van een afstromende oppervlakte film is de continuiteits vergelijking voor het sediment: ....

as

ax

+

az

ät

=

0

(1)

_." - De opname van het sediment dus ~~ is afhankelijk van de stromingstoestand van het water hier voor is een verband aangenomen tussen

Clz

at en de bodem

schuifspanning (zie hoofdstuk 5.3.2) I._

- De bewegingsvergelijking

van het water kan, m.b.v. gestelde aannamen (zie

hoofdstuk 5.3.2) en het opvatten van regenval als zijdelingse toestroming, geschreven worden als

i

hierin is: V

r

':n.en

en

de snelheid van de regendruppels

Vr cos i

4>

de snelheidscomponent

is de regenintensiteit

capaciteit in [miS

1

I

«,

in de richting van het afstromende

in fm ) /s

verminderd met de infiltratie

-;

•

,_,..ç

,., _ ~

....~.-...

53

~ '"-t'

..,

•

_'

,"..

•

4!.s.-,C'

,.J3. D~,....af~e+ding, v~R J')ov,7,<~~ta~~~~.re~~;;.rg~.tJjki~~ ~~~~~ v
Alg. bewegingsverg. met zijdelingse toevier ft o

=

ah sin ~ - g dX

g

vjvl

rrv-:» A

cos ~ - g--2- C R

g.A

U is de snelheidscomponent van het toegevoerde water in'stromingsrichting fl is de toegevoerde hoeveelheid water per eenheid van breedte en tijd.

an

Permanentie: ~at

av = ~t

ah

=

0

at =

0

dx Continuiteit: Btq + ft dx = Btq + B t'èq :Ox !.~'"

,

"'" . .;.i.

ft

.-

!q

B' =

ofwel

.~

... ~~!._

r"\,·

'

""~"

é)x

.....,.

. :",!f_

aq ax

Met

ah y-

=

a\"

(cos

wordt de beweging verg. dan :

+ h dX

dX

~

Invullen van de continuiteits verg. van het vervangen van

fl

ET

door de regen-

t,

intensiteit i en U door V

r

cos~,

waarbij cos ~ de hoek is tussen de baan van

de regendruppels en It hellingsvlak levert de vergelijking

5.3.2

(2) op.

Aannnamen

,,

1 De afstromende waterfilm heeft een permanent karakter en is een dimensionaal. Ook worden de infiltratie capaciteit en de regenintensiteit

constant gedacht.

2 De optredende sediment concentraties zijn dusdanig laag dat zij de stroming niet beinvloeden. 3 De regenval beinvloedt niet de hydrostatische drukverdeling in de waterfilm en verandert niet de algemene bewegi~gs vergelijking van het water. De regenval beinvloedt dan wel niet de vorm van de bewegings vergelijking .. 3':r

)

,'<.'

.ê.~:.

~

:.~~.-.

• ~ ó~·

.

...: ~:.;_~

....~"'t:

' i:e~~

;... #,!i:

~':'"

?E!.

':.J"

...

_",,=-4t.j::~.·

....

maar wel de grootte van de verschillende termen.

''-7:'"

~,-~.

f("~

':1":"

:.~: .'~~~~

..

-:';/d

~

.

a d.m.v. het verschil tussen intensiteit en infiltratie capaciteit ;;,.c,?

b d.m. v , een verandering van de wrijvingsfactor • (zie aanname 4) '-

f

~ De regenval beinvloedt de Darii~~ Weisbach wrijvingsfactor 1

'."î-~"

~~.~

.

-'/f

.. ~

":'>-,

manier: f en f

r

j,'t:1~·1t

=

-

_ - .r~$

-_

~ ... ~_;"f).!~.

-;..,_..

.~'~'.=.f.- ....~

M'"

A<';~;_"';

.J$tI~gP;_,,·

-

fo + fr hierin is f de opt;~dende wrijvingsfactor ~eeft de invloed van de regenval weer.

..,:~I

; 'f

op de volgende ~ i~~~'

.i.

~

.~ •.

.:!'At-

.,,,~~~:

_~fo

f~V

zonder regenval ....

w

"

"

.

..'"

54

o_ " .. f

k f= f

qf

+ f

r

=

I 0407 1 27 16? R + Re Re

hierin is IR de regen intensiteit

en turbulente stroming (2000 < Re < 12 600) k f = f


+ fr

=

2

+

025

o

012 025

,

.

Re

Re

.(zie ook Shen en Li, 1973). 5 De helling wordt uniform gedacht zowel als wat betreft de hellingshoek als'

de korrels waaruit de grond bestaat . .6 De opname van sediment van de helling in het water wordt gesteld als zijnde '.'''_

(lz

"fi" =

5.3.3

aT

;.-

b o

Uitwerking van het model

0.

-i:!:.,

Door de extra aanname cos ~ ~1, kan de verg. (2) geschreven worden als:

(1 -

o te \

waarin ~f staat voor

2 2 C h R

.1 voor 1

iV

2qi

J:2 voor

2

gh

= oh ox

cos 4l gh

...

Omwerking levert ~f - lo - 'll + J2 met ;:[3

R

r--,

2 .L_ )

(1

3

gh

0

Analyse van de orde van grootte van elke term wees uit (Yoon, 1970) dat we de term :Tl' J en .1 als klein 2 3 '-'" .~ .f;<"'" - ,,;«??f' -. ""'f· .~7." ~... ,'
J:.o mogen be schouwen .

t .o .v. . ; .!,~

,.

,'&

2 .': ..

Resteert dus ~f = ~o hieruit volgt Jo = ~ 8gh Verg. (1) ~

ax

at =

+ ~

en

0 bepaalt samen met de aa;ame dat

,_.~-.

-'I'

•

oz = ät

- aT b de uiteindeo

';_".

;

"'. 55 ..

']

Nu is T =pgh Jf, met Jf =,~

• """''* _,"",,!'~!lo>>!'J;_* .,~",.

~~J&

is dus

~,~.

s = Met de continuiteits verg. ~

c

q

=

S

=

0

is C =

0,

= i, waaruit volgt q = ix + C met voor x =

0

wordt

. I.v.m verdere uitwerking van de factor f zal er een splitsing gemaakt moeten worden tussen laminaire en turbulente stroming. Laminaire stroming

Met Re

=

*

= (~1 .- 27 162 IR 0 407) IRe

f

is S = a (pg) v L fO x b/3 dx

..9..

.~ .. "

(k ',127 162 IRo 407) . b/ 3 v ). I 8g

b

2b/3 '0

0

Turbulente stroming f

=

(k

2

+

o

012) I Re 1/4

, Re =

.9.. dan v L

S

*

,~

=

a (pg)

(k2 + 0 012)\) 1/4 i 7/4 b/ 2b/ 3 J: 3 0 8g

b

Bij het toepassen van b

=

S L

dus A = R

o

L

0

2 voor laminaire stroming krijgen 2/3 dx

vlak is

x 7b/12 dx.

fO

;r'\

o

413

we

de sediment productie A per eenheid van opper-

L 0

. '':<,0

~i.l

1~ ,2, (kl+27 162 1R 0 0407) ;tJ Waarin RL = a (pg ) 8g

.N.B. De exponenten van ~ ..

o

en L

0

kunner vergeleken worden met de waarden die in

de hoofdstukken 3.3.~ en 3.3.4 zijnl.Rcvermeld. 1: '~:'+-i--,. e",~J-'F,;i; «: "~_,.I'.._,f' -,~,' '.~'·8~·~..... • ,&-_:.. ':

-;ol

',0'

\.'

?;,"\~.; ~

- 1): ..... iQ...

..h

.~,

':).... -~_;,.

I': .~ ... ~ .: -"- ....~'~._":.

'."

(.-

~~

Deze waren voor de hellingslengte 05 , :!. 01 ~ en voor de hellingshoek 1.3 - 1.4. ,He zien hierbij dus een grote overeenkomst ontstaan . . ';~~:

~~:~"tJrl~

De knelpunten van dit model tonen veel overeenkomst met die, van het model van ""','. Meyer en Foster. ";"~'~'- !"._:,

De opname'van "sediment ,-,. ~~ ,word'f,r'even'f'edig~met T'aangenomen hierbij gelden

'~

0.,. ,:.,,'

t'..,,::,~·

:--.

"

,. ;I>;

._

.~-tI',.-

,r!,,,,~~

../-~-""..

'>"-

"

~-

._,

-

1; ~

" ,~;~

'","

'

.: ....

·~d-

r'

""

"'~~

,.-,..i'-;- ••

,?.J.~'

.k~j

•• ~~~deze,.Jr.;de,J~ez~ak~en..8.J;E

~'"

2'

"

}".,

~;~,

:.r:--,'

~j:<'

be_t,;~no.à~fva~1.r0..s",~~r4<.~~,~)1e~g ..(t:~~ ]12,?,f~,~J.~k~_<~~.

karakter

was in het model

van Fo s t er- en t1eyer een krïeLpurrt

(zie ho.o.fstuk 5.2.3). _ Aangezien

in dit mo.del geen rekening

een geulenstelsel, ~het ~

mo.del slechts

,~.... ;De beide

waarin

wo.rdt geho.uden met het vo.o.ko.menvan

de sediment

veo.r de kleine

pro.ductie in feite

hellingslengte

mod e Ll.en zowe Ljd.at van Fester

en Meyer

zo.uden verbo.nden mo.eten wo.rden waarbij ter SR' de sediment palen

teeveer

anders

is, geldt

to.t het geulenstelsel. als dat van Shen

en Li

het mo.del van Shen en Li de parame-

aan de geultjes

t.g.v.

regenval,

zo.u kunnen

in het mode L van Fo s t er- en Meyer.

be-

,', -"'.....;.

Referenties c

~_-

••

1 J.P. Bennet

Co.ncepts ef mathematical seurces

Research

medeling

o.f sediment

yield

Water

re-

10, 1974.

2 G.R. Fo.ster, L.D. Meyer A clo.sed fo.rm so.il ero.sio.n equatio.n fo.r up1and Seil

_.!c"

and Water

A.R.S. 3 G.R. Fester

Simulatio.n Water

4 H.W.

Shen,

Purdue

Censervatien Jo.urnal Series

Research

Div.

,'-

ne 4607

o.f o.verland flo.w o.risho.rt field

reso.urces research

areas.

plets

4, 1968

R.M.L.

'~.

.

..

,.;;

. ,-

;~",

',~

.,

~~~

5.2.3), - Ook het permanente

S6

~W'l!

,.~

..,_

!..

>

""',

,

"'J'

57

~"~ '.;.

:..:-

..

.,~

~.ti

,:;

.....

gebruikte ... symbo.ren m

B

breedte van een geul

B

breeedte van een helling

C

constante van Chézy

Ch' C0

evenredigheidscoëff.

voor resp. sediment transport en sediment opname

capaciteit met de bodem schuifspanning

_~.

.

Cr' C r ...

1

··>f"'"

f f1

r

,113 C ,1

(..i.)

'1'';''~,

""""I' .. '"

..

v

-,~"

,"~" • .,_.,,,.,.......

'_"','

"."

. '.','

m

IS

J van Hater

.'

f1

Hrijvingscoëff.

zonder invloed van regen

fR

wrijvingscoëff.

onder invloed van de regen, met f

g

zwaartekracht

m/S2

h

waterdiepte

J:

hellingshoek

=

m in %

..T

hellingshoek t.g.v. de wrijving (hellingshoek v.d. Haterspiegel)

J:'

he1lirigshoek van de Haterspiegel resp. t.g.v. traagheid, zijdelingse

1,2,3-

toevoer en waterdruk

ti

intensiteit van de regenval

~

miS

i

verschil tussen regenintensiteit

L

hellingslengte 0

2

IS

waterdebiet

R

hydraulische straal van een geul, van de helling

m

ge~al van Reynolds

:-~:i~"t~~

J".

m

miS

en infiltratiecapaciteit

q

Re . ",è/!;'..

RL

=

(k1+27 16 JR 0 407)v i 8g

b b

a p g

2

S '

sediment transport

S

max. mogelijk te transporteren sediment

max

m 4/3/ S ,J

~.Ceerit;;~ei~:'lo;d van de rege~' bij l'~mi~'~irestroming

.'tf.'·

miS.

J

2 .

Is

m

~ sediment transport naar de.""'"t geul t.g.v. de regenval .... ...

;::r-:;;;tJt""i._~,

{t"~

~,l,.

, ~ ~~

-

'W ""11> .... ,,,

'Jt"

';0(...

~~)r

V

snelheid van het Hater

V

snelheid van de regendruppels

R

lL

-_.. '..

~K~

.' "~_",~,}

••

,1.4;;#"

afstand langs de lengteas op de hellings

>P'

'J;.

2 m /S

;Yi' ~.'

'1'.

-

m ~~

hoogteligging van de bodem

Z '-..lt: ..... ~

."

'«-."'!'"

...... ~~.

a ·...~~'t~,f..'

r....'.

;t,~

y

•• ~~.

2

.

zijdelingse tàevoer

f

"

=

verhouding schuifspanning in geulen en op de helling met C .",

pg 8g r wrijaingscoëff. van Dar~y-Heisbach

!<-,~;""'~R;'

..

....-

,

..À,..l~riI

I ~

.",

cE::-'

- -'N';

evenredigheidscoëff. ,- '"";"'li.-

(aS

'-.;w'~~....:

max

)

~':'.l·

x 0

0

..

'lr"'~~J~L

I (S

.

"l<

max

-\""""1:,

m ..L.~ • "

... ,.

dl

tussen scdjment transport en schuifspanning

."".p'

' .......

) 0

- ..~j}~j'~.

~;.~~;l.,

.:_.",,~-:,..;;' :~. ,,~.

.

~,.~

,.l'> ..
..

.

..

,

.~

.,.

.

.r·~l.-'-'"

58

.-_ x o ,.J ~ (S max ) 0 ""....

hoek tussen de richting waarin regendruppels vallen en de richting waarin het water afstroomt dichtheid massa

p

kg/m3

bodem schuifspanning ,."

subscript

0

"

aanduiding vld toestand a/h einde vld helling.

* aanduiding

..'-"

N/m2

"

v/e relatieve grootheid t.o.V. de grootheid a/h

einde van de helling

..

1 .

+.

...

'

'" ;'Ç/':

,

.'

,._,...

r"

''_.:

~..

:".~

..-,

"'.'l>~

....'\.

_,,-Jfr--

e,

.., ".),~~

..' !,

'_

,~

_,;~,..,

~,,,

,

. ~®i."-

,

j~"k

~~:~-:

'. _.:;:_t.,,-

",.

.r"

''''.

.o!"

.~iIff

~

---..;.-p.

'"!'-:

t, ...

...... "f"~

.

<

"59

"_

Bij het bepalen van sediment productie m.b.v. proefgronden kunnen we onderscheid maken tussen proefgronden die overdekt zijn en proefgronden op het veld. Ook valt onderscheid te maken in gebruik maken van natuurlijke regenval en een gesimuleerde regenval. Methode die gebruik maakt van een natuurlijke regeDval op het veld (F.L. Duley, O.E . Ha y s (1»

"~~",. ~

'>'h

" ",.er.

,"1'<

, • .."

.....

Hiertoe worden ijzeren strippen van 8 inch breed de grond ingedrukt tot ze ongeveer 2 inch boven het oppervlak uitsteken. Door de :"~~"':J/
in

gevarieerd worden

tussen 0% en de hellingshoek van het veld zelf. Wel moet nog in de breedte richting het proefveldje waterpas gemaakt worden en aangeharkt om het verloop van de helling in de lengte richting te krijgen. Door nu de onderste ijzeren strip om te buigen in een goot kan het afstromende water en sediment opgevangen worden en bemonsterd. (zie,fig. 3.5.1) Methode die gebruik maakt van een regensimulatie op het veld (L.D. Meyer, J.V. Mannering (4». M.b.v. een frame, dat is uitgevoerd in units van 10 - 12 ft breed en 35 ft lang wordt een sproeiinstallatie met nozz~le's van het plat-sproei type op een hoogte van 8 ft boven het proefveld aangebracht. Hiermee kunnen intensiteiten van 2,5 tot 5 inch/hr mee worden toegevoerd. Metingen: Het toegevoerde water wordt bepaald m.b.v. een diagonaal over het veld geplaatste aluminium goot. Oppervlakte afvoer die opgevangen wordt aan het e i nd van het veld wordt geno- ",~;' teerd aan de hand van een recorder. Sediment productie wordt bepaald door om een bepaalde tijd een monster van het afgevoerde water te trekken en hiervan de sediment concentratie te meten. (zie fig. 3.5.2) - Methode die gebruik maakt van regensimulatie op een overdekt proefveld. Deze " ,~,4":

me thode is weer ond er" te verdelen irrtwee' soor-ten :"a) önver-p'Laat sbar-e'keet""of-~~- _,,,;j laboratorium

Haarin onderzoek plaats vindt, b) verplaatsbaar meetinstrument.

Methode a (F.L. Dulcy, O.E. Hays (1) en J.H. Neal (5». Hierbij wordt grond die zoveel mogelijk nog in de oorspronkelijke

toestand ge-

houden wordt in een laag van 6 inch in een tank gep12.J.tstop 2 inch zand dat '"als drainage dient.

r__

,";;~~

Aan een kant is door middel van een takel aan de tank een ,helling te geven tot 20%.

..

,.,.

50

'-... (\.-.,.Boven de tank lopen 2'sproeileidingen d i e-cver-bcndan

zijn met .een watertank :.

met overstort rand 20dat gelijke druk gehandhaafd kan Horden tijdens besproeien. Instelbare druk is 0.5 tot 5.0 ft. Afstromend water en sediment wordt onderaan opgevangen in een vat waarbij sediment productie bepaald wordt aan de hand van de optredende sediment concentraties. Methode b

(zie fig. 3.5.3)

(B. Kazo, A. Klimes - Szmik (3»

werkt met een ronde ·tank met een

2"

'y]

..

.._ ......

oppervlak van 0.25 m . De sproeiinstallatie,

bestaande uit een langzaam ronddraaiend stel armen,

levert intensiteiten van 20 tot 120 mm/hr• Tijdens metingen Hordt de stalen tank (met scherpe onderrand) 10 cm in de grond gedreven om zijdelingse kwel te voorkomen.

Verdere werking wordt duidelijk

"

aan de hand van fig. 3.5.4

-e

- Methode die gebruik maakt van gesimuleerde regenval op een half overdekt proefveld (W.D. Ellison (2». Deze methode wordt gebruikt om het sediment transport door opspatten t.g.v. regendruppels

te bepalen. Hiertoe wordt de grond bedekt met repen papier op

een klein stukje na. Vervolgens wordt er een dak overheen geplaatst met een gat ter grootte van het onbedekte stukje grond. De druppels die door het gat heen vallen, spatten op het onbedekte stukje grond en spatten de gronddeeitjes weg, de repen papier (zie fig. 3.5.5) dienen s.

om de wegspattende deeltjes op te vangen.

Referenties '''.~_;,

....c>'!,{;~.

,- 1 F.L. Duley, O.E. Hays: The effect of the degree of slope on run-off and soil erosion. Journalof ."

Agricultural Research, Vol.45, Nr. 6, 1932 ;"

.2 W.D. Ellison: Soil Erosion Studies

,; .,.,.~ .".Agr icultural Engineer, Augustus 1947.

;1

3 B. Kazo, A. Klimes - Szmik: A rnethod of artifical sprinkling for the investigation of the processes of erosion.

It

<~

'-'"r:

51

._ The effects of different me t hod s of Cornstalk Resi.duemanagement on run-off and erosion as evaluated by simulated rainfall . .. -,.. Annual meeting of Am. Soc. of Agronomy, Chicago, 19GO 5 J.H. Neal: The effect of the degree of slope and rainfall·characteristics on run-off and soil erosion. ~'1':,.~,

..-'t·-~

Research Bulletin 280. .

. t·,l,

~,.

-d ;

~,

·.-......,

~., ."'*

_«C__

~

,:,.."_'W"-

A

_+0

)-":r'

~~

~-_....

"

'

....:_,-

7"::___

,....,.,,.,.._.

._~>.

~--.J-

'

f

.>.~

....-c -~--...,

~

~~ ,

:....~ - -4'~>~~ ~;;----~~/%~ -_

,

M

~~

__ • ._....

(À~~~(.,~~~~,!~\~~~~_ s..,.)j

..r~.~.

_--:-....-:--_ -_

,.............,_ J'

,.)';1\

":~ --.:::

I'

... ~?

d~~~~4'

~/~ ,

~,.

"-_""'!#J

~..

fig. ~.1 (I

Bepaling van sediment productie ln het open veld m.b.v. natuurlijke regenval • ~

., -,

~

........,Oct_r

\,.<)<::>.~.~

fig.

-S:-~S'.2

. (.

Bepaling van sediment productie in het open veld m.b.v. regensimulatie

:

"

'

..

rig. ~.3 {.

"

Bepaling sediment productie m.b.v. regensilTIulatiein een laboratorium

, ,.

:--y-.,~~.,,!:.

1 Snijrand 2 Sproeiinstallatie met draaiende armen 3 Overstort 4 Aandrijving sproeiinstallaite 5 Waterreservoir 6 0.3 mm nozzles met logaritmisch afnemende afstanden om waterverdeling over het oppervlak gelijkmatig te',houden 7 Drainnage kanaal 8 Registratie apparaat voor afGevoerd water en sediment

'.f!;'.~.':ill'':.'

...

'}.',"~

~-"!:'-.~:

.,..

~~:!_.

,,'l"

'~.

~•. +'

fig. '3'.5.4 (~

Bepaling sediment productie m.b.v. verplaatbaar instrument

meet-

I.J_·

"'I'

A;""f~

.:"!

~,';'"

Q

-fig. ~.5

C .

Bepaling sediment productie t.g.v. de spatkracht van regendruppels m.b.v. gesimuleerde regenval

.'

.

~.- ..

.'

:.

"J'

-~' •• r.•.~

-ê - '~"~

••••