VLIV PŮD NA PRŮCHODNOST II npor. Ing. Martin HUBÁČEK, Ph.D. Národní centrum simulačních a trenažérových technologií E-mail:
[email protected]
Anotace: Půdy jsou svrchní částí zemské kůry a mají významný vliv zejména na pohyb vojsk v terénu. Tento článek pojednává o vlivu půd na průchodnost terénu. Základní charakteristiky půd (půdní druh, půdní typ) jsou pro území České republiky uloženy v ÚDB Půdy. Pro vytváření analýz průchodnosti terénu je nutné počítat i s vlivem půd. Pro algoritmizaci tohoto jevu, ale musíme znát kromě jevů ovlivňujících průchodnost půd i skutečné hodnoty únosnosti. Proto probíhalo na Vojenské akademii v Brně terénní měření. Měření má stanovit skutečnou hodnotu únosnosti půd za různého počasí a v různém ročním období. Cílem výzkumu je vytvořit empirický vztah mezi vlastnostmi půd a výše uvedenými jevy.
Soil is a top of earthly crust and can influence significantly a terrain mobility of military units. This article deals with the influence of soil to cross-country mobility. The fundamental soil characteristics (soil sort, soil type) for the Czech Republic are stored in ‘ÚDB Půdy’ database. When a cross-country mobility analysis is being performed it is necessary to know the influence of a soil. In addition to a soil mobility we must know the real value of ground bearing capacity for development of algorithm of this phenomenon. Therefore terrain measurements are being performed at the Military Academy in Brno. These measurements should determine the real value of ground bearing capacity at different weather and seasons. The aim of the project is to define a relation between characteristic of soil and phenomena mentioned above.
1
Tento článek navazuje na článek uveřejněný na předcházející konferenci GIS v AČR konané v roce 2001 a publikuje výsledky měření únosnosti půd a jejich porovnání s analýzou získanou s vyuţitím Účelové databáze půdy (ÚDB Půdy) zpracované v rámci disertační práce (HUBÁČEK [1]).
1
TERÉNNÍ MĚŘENÍ ÚNOSNOSTI PŮD Cílem terénních měření bylo získat co nejpřesnější informace o skutečné únosnosti půd,
která byla porovnána s průchodností určenou analýzou ÚDB Půdy. Dalším cílem terénních měření bylo získání co největšího mnoţství hodnot únosnosti pro stanovení empirického vzorce, který by slouţil pro výpočet hodnoty únosnosti bez nutnosti měření v terénu. Před vlastním měřením byly provedeny následující kroky: výběr vhodných stanovišť pro měření únosnosti; výběr vhodného penetrometru; získání meteorologických informací. Stanovení míst měření Pro co nejkomplexnější porovnání bylo třeba vybrat místa měření tak, aby postihla co největší mnoţství půdních druhů a typů klasifikovaných v ÚDB Půdy. Místa pro provádění měření byla vybrána v prostředí ArcView, na základě analýzy prvků ÚDB Půdy a DMÚ 25. Poţadované podmínky pro analýzu byly následující: Body musí být v blízkosti stávajících komunikací a jejich rozmístění musí umoţnit provést na nich měření během jediného dne s pomocí dostupné techniky (UAZ nebo Š 1203). Zároveň by měření mělo probíhat v oblasti vhodné pro vedení bojové činnosti. To znamená: volný terén bez velkých souvisle zalesněných oblastí, sídelních aglomerací a jiných překáţek vedení bojové činnosti. Jako prostor měření bylo vybráno území nacházející se jihovýchodně od Brna. V příloze č. 1 je mapa tohoto prostoru s vyznačením vybraných míst měření. Výběr penetrometru a měření na bodech Měření byla naplánována od srpna 2000 do dubna 2001. Cílem bylo postihnout všechna roční období a získat tak hodnoty únosnosti za co nejrozmanitějších meteorologických podmínek. Pro měření byly k dispozici dva penetrometry. Penetrometr PT-45 (obr. 1) a penetrometr vyráběný firmou GEOTEST n.p. (obrázek č. 2). Druhý z výše jmenovaných penetrometrů umoţňuje měření únosnosti pouze pro horní vrstvu půd (5 cm). Proto byl pro měření pouţit penetrometr PT-45. 2
S tu p n ic e s u n á š e c í m k r o u ţ k e m
P e n e tr a č n í tr n
30 cm
60 cm
Obrázek 1 PENETROMETR PT – 45
Obrázek 2 Penetrometr vyráběný firmou GEOTEST n.p. Měření i jejich zpracování byla provedena podle předpisu ŢEN 2-9: Ţenijní práce všech druhů vojsk [2]. Na kaţdém stanovišti byla prováděna měření na třech místech, kdy místa měření byla od sebe vzdálena minimálně 5 metrů. Byl měřen odpor půdy pro vrstvy 5, 10, 15, 20, 25, 30 centimetrů. Po zatlačení penetrometru do potřebné hloubky byly na stupnici u unášecího krouţku odečteny naměřené hodnoty. Do měřických zápisníků byly zapisovány desetinné podíly naměřených hodnot. Metodika stanovení výsledné hodnoty únosnosti byla následující. Pro jednotlivá stanoviště byly pro všechny hloubky vypočteny průměrné hodnoty. Z těchto hodnot byl vypočten průměr vţdy pro tři po sobě jdoucí vrstvy (5, 10, 15), (20, 25, 30). Za výslednou hodnotu je povaţována hodnota minimálního průměru pro daný bod.
3
Na fotografii pořízené na jednom ze stanovišť je zachyceno měření penetrometrem (obrázek 3). Výsledky měření (měřické zápisníky) jsou v (příloze č. 2 HUBÁČEK [1]). Meteorologické informace Pro stanovení průchodnosti z ÚDB Půdy je nutné znát úhrn sráţek. V případě analýzy vlivu počasí na charakter půd je nutné znát co nejpřesněji i další meteorologické informace. Údaje o počasí lze získat jak z vojenských meteorologických stanic, nejbliţší se ale vzhledem k prostoru měření nacházejí v Přerově a Náměšti nad Oslavou, tak i z civilních, umístěných přímo ve sledované oblasti nebo v jejím nejbliţším okolí. Algoritmus pro stanovení průchodnosti půd vychází pouze z hodnoty mnoţství sráţek, které ovlivňují půdní vlhkost. Na základě logické úvahy lze podotknout, ţe sráţky nejsou jediným meteorologickým jevem ovlivňujícím průchodnost půd. Mezi takové jevy patří sluneční svit, teplota a relativní vlhkost. Na základě dohody s vojenskou povětrnostní sluţbou a Českým hydrometeorologickým ústavem pobočkou Brno byly pro potřeby této práce poskytnuty meteorologické informace z jiţ zmíněných stanic Náměšť nad Oslavou a Přerov, ale i z civilních stanic: Brno – Tuřany; Ivanovice na Hané; Staré Město; Stráţnice; Velké Pavlovice; Lednice; Brod nad Dyjí; Pohořelice. Získané informace byly vztaţeny vţdy ke dni měření a čtyřem předcházejícím dnům. Pro sledování vlivu počasí na jednotlivé půdy byly získané informace zpracovány a na jejich základě byly stanoveny následující charakteristiky, s kterými se později pracovalo. Jsou jimi: celkový úhrn sráţek; celková doba slunečního svitu; průměrná teplota; průměrná relativní vlhkost vzduchu.
4
2
POROVNÁNÍ SKUTEČNÝCH HODNOT S PŘEDPOKLADEM ÚDB PŮDY Na základě SQL dotazu byla provedena kategorizace průchodnosti půd v prostoru měření.
Podle této kategorizace se v prostoru vyskytují tři následující kategorie únosnosti půd: průchodné bez problémů 58,5%; omezeně průchodné za ztíţených povětrnostních podmínek 24,9%; neprůchodné za ztíţených podmínek 10,4%; ostatní plochy (zástavba, vodní plochy) 6,2%. Jak je vidět na předcházejícím výčtu, na daném území se nenachází ţádná lokalita, která by byla z hlediska únosnosti půd neprůchodná v průběhu celého roku. Tabulka 1 Reklasifikace naměřených hodnot únosnosti na průchodnost Únosnost naměřená penetrometrem
0 – 1,5
Charakteristika průchodnosti půd Neprůchodné
Odpovídající rozdělení podle ÚDB Půdy (normální podmínky) Půdy neprůchodné
Odpovídající rozdělení podle ÚDB Půdy (ztížené podmínky) Půdy neprůchodné
v průběhu celého roku
v průběhu celého roku Půdy neprůchodné za
1,5 – 2,5
Průchodné pro jednotlivá vozidla
Není ekvivalent
ztíţených povětrnostních podmínek
2,5 – 3,5
Obtíţně průchodné
Půdy neprůchodné za
Půdy omezeně
ztíţených
průchodné za ztíţených
povětrnostních
povětrnostních
podmínek
podmínek
Půdy dobře průchodné; Půdy omezeně
3,5 – 5
Průchodné
průchodné za ztíţených
Půdy dobře průchodné
povětrnostních podmínek.
Pro porovnání výsledků získaných z databáze s hodnotami únosnosti naměřenými v terénu byly pro naměřené hodnoty, na základě nomogramu pro průchodnosti půd (ŢEN 2 – 9 [2]), stanoveny následující vlastnosti průchodnosti (viz tabulka 1).
5
Takto reklasifikované naměřené hodnoty únosnosti byly porovnány s hodnotou průchodnosti stanovenou podle metodiky pro ÚDB Půdy. Porovnání naměřené a teoretické průchodnosti je v příloze č. 2 Porovnání skutečné a předpokládané únosnosti. Tabulka 2 Meteorologické informace vztažené ke dnům měření Datum
Sráţky [mm]
Sluneční svit [hod]
Relativní vlhkost
teplota [°C]
měření
suma za 5dní
suma za 5 dní
[%], průměr
průměr
9/8
20,3
28,5
80,5
18,6
30/8
0,7
45,9
62,8
17,7
13/9
2,8
45,0
72,5
17,1
26/9
0,2
25,3
79
12,6
10/10
4,8
1,18
91
11,3
25/10
4,4
23,2
79
8,4
8/11
19,4
11,9
85,2
8,9
22/11
3,0
1,5
91,5
6,4
5/12
0,7
2,4
97,2
2,6
10/1
16,9
6,2
93,1
2,6
7/2
6,2
4,9
89,3
3,3
7/3
2,9
15,2
82,7
3,4
11/4
18,8
10,0
80,5
8,5
Porovnání těchto hodnot ukázalo, ţe hodnoty průchodnosti získané analýzou ÚDB Půdy nekorespondují v řadě případů s hodnotou naměřenou v terénu (viz příloha č. 2 Porovnání skutečné a předpokládané únosnosti). Na všech bodech docházelo k výrazným změnám únosnosti půd i přesto, ţe ani v jednom případě nedosáhly sráţky poţadované hodnoty 40 nebo 60 mm (viz tabulka 2). Naměřené hodnoty únosnosti se od předpokládané únosnosti zjištěné analýzou ÚDB Půdy odchylovaly jak do hodnot výrazně niţších, tak i do hodnot vyšší únosnosti. K největšímu nesouladu naměřených hodnot s předpokládanou únosností došlo v zimních měsících. Od přelomu měsíce října a listopadu aţ do počátku dubna. V tomto 6
období byla většina půd neprůjezdná nebo na hranici průchodnosti. V některých dnech byly na několika bodech naměřeny téměř nulové hodnoty únosnosti (viz. příloha č. 2 Měřičské zápisníky v HUBÁČEK [1]). Z tohoto důvodu bylo přistoupeno k druhému kroku, a to stanovení závislosti únosnosti (průchodnosti) půd na více faktorech, nejen na úhrnu sráţek. Pro stanovení hodnoty sráţkového úhrnu bylo vyuţito meteorologických měření z civilních stanic. Hodnoty z civilních stanic byly pouţity proto, ţe lépe vystihují skutečnou meteorologickou situaci v místech měření. Porovnání těchto údajů je uvedeno v (Ţiţková [3]). Uvedené hodnoty ukazují ve většině případů značné rozdíly mezi hodnotou získanou z civilních stanic, umístěných přímo v prostoru, a vojenských meteorologických stanic, nacházejících se mimo zájmovou oblast.
Obrázek 3 Měření penetrometrem PT – 45 na jednom z bodů
3
JEVY OVLIVŇUJÍCÍ PRŮCHODNOST PŮD Protoţe výše popsaná metodika stanovení únosnosti neodpovídá reálné situaci, je nutné
stanovit nový algoritmus pro výpočet únosnosti půd. Z tohoto důvodu byly vybrány jevy, které ovlivňují průchodnost půd a následně byl analyzován jejich vliv na průchodnost, s cílem pokusit se nalézt závislost průchodnosti na daném jevu. Průchodnost půd je ovlivňována celou řadou jevů. Mezi primární patří počasí, zejména mnoţství sráţek. Sekundárními jevy, které ovlivňují průchodnost půd za různých povětrnostních podmínek, jsou sklon terénu, pokrytost a hospodářské vyuţití půd. 7
Počasí Počasí lze definovat řadou způsobů. Jedna z moţných definic zní takto: „Počasí je stav atmosféry charakterizovaný souhrnem hodnot meteorologických prvků a atmosférickými jevy v určitém místě a okamţiku, nebo v relativně krátkém časovém intervalu o délce několika minut aţ hodin. Pojem počasí ve vlastním slova smyslu se týká především spodní atmosféry, tj. troposféry.“ (www.encyklopedie.diderot.cz [4]) Sloţkami počasí (atmosférickými jevy), které nejvíce ovlivňují průchodnost půd, jsou zejména: sráţky; sluneční svit; teplota; relativní vlhkost. Vlivem počasí se v některých obdobích (zejména na jaře v době tání sněhu) velká většina půd stane naprosto neprůchodnými. Tato období nejsou zpravidla delší neţ 10 dní. Konfigurace reliéfu Reliéf, respektive jeho svaţitost, má významný vliv na rychlost povrchového odtoku vod. Místa na svazích jsou na rozdíl od míst v údolích rychleji odvodňována. Současně je únosnost půd ovlivněna i směrovou orientací svahu. Na jiţně orientované svahy dopadá více slunečního záření neţ na svahy severní. Z toho vyplývá, ţe jiţní svahy jsou více ohřívány, tím dochází k vyššímu výparu vody a následně k rychlejšímu vysychání půd. Oba tyto jevy zvyšují na některých místech za nepříznivých meteorologických podmínek únosnost půd. Naopak sníţenou únosnost mají půdy s trvale vysokou hladinou spodní vody, popřípadě půdy, kde dochází k akumulaci dešťové vody. Tyto polohy jsou dané reliéfem terénu a je na ně i vývojově vázán výskyt určitých půdních typů. Všechny tyto jevy (sklon, orientaci svahu, akumulační území) lze získat analýzou digitálního výškového modelu pomocí vhodně zvolených algoritmů. Pokrytost terénu a hospodářské využití Terén pokrytý zejména lesy, vinicemi a chmelnicemi je značnou překáţkou mobility vojsk. Pro pohyb vojsk jsou důleţité otevřené terény, jako například louky, pastviny a pole. V našich zeměpisných šířkách je terén pokrytý půdami, které lze velmi dobře hospodářsky vyuţít. Přitom se ale horní vrstva rozruší, coţ má veliký význam na únosnost půd. Na
8
rozrušenou půdu mnohem výrazněji působí povětrnostní vlivy (zejména sráţky). Naopak plochy pokryté vegetací, zejména zatravněné, zvyšují soudrţnost půd, a tím i její únosnost. Informaci o pokrytosti území lze získat buď terénním průzkumem, nebo analýzou leteckých či druţicových snímků. Tabulka 3 Vlastnosti půd v místech měření Číslo bodu
Půdní druh
Půdní typ (UDB)
Půdní typ (SPM)
Číslo bodu
Půdní druh
Půdní typ (UDB)
Půdní typ (SPM)
1
3
4
4/13
14
4
65
65
2
3
32
32/4
15
3
18
18
3
3
32
32/4
16
1
33
33/14
4
4
25
25
17
3
18
13
5
3
60
nelze určit
18
2
14
14
6
3
60
nelze určit
19
3
15
15
7
5
8
8
19a
3
25
25
8
3
60
60
20
2
13
13
9
4
18
18
21
2
13
13/33
10
3
13
13
22
2
32
32/13
11
5
8
8
23
2
65
65
12
4
25
25/8
24
5
15
15/13
13
2
9
9/32
4
ANALÝZA NAMĚŘENÝCH HODNOT Jak jiţ bylo uvedeno dříve, měření probíhalo na 25 bodech. Při měření únosnosti bylo
provedeno i měření polohy pomocí přijímače GPS. Toto měření slouţilo k přesné lokalizaci míst měření a jejich moţnému porovnání s místy vytipovanými při vstupní analýze. Ukázalo se, ţe některá místa měření se nacházela jinde, neţ byla původně navrhována, a to z důvodu nemoţnosti dosaţení těchto míst (oplocení pozemku, nemoţnost zastavení vozidla v blízkém okolí …). Přesto bylo i na těchto bodech pokračováno v měření. Na měřených bodech byly následující půdní typy a půdní druhy, viz tabulka 3. Zkratka (ÚDB Půdy) v hlavičce tabulky znamená hodnotu uvedenou v ÚDB Půdy a zkratka (SPM) hodnotu uvedenou v syntetické půdní mapě. Dvě čísla v tomto sloupci uvádějí dominantní a vedlejší půdní typ. Do ÚDB Půdy byl uváděn pouze dominantní typ, pokud areál obsahoval dva půdní typy.
9
Význam čísel v tabulce 3 je popsán v příloze číslo 4 Kódování půdních typů a půdních druhů.
Z a s t a v ě n á p lo c h a
2 ,4 % 5 ,9 %
2 ,3 %
4
V o d n í p lo c h y O sta tn í
0 ,8 %
3 ,2 %
3 ,9 %
1
5
2 7 ,0 %
2
3
5 4 ,5 %
Obrázek 4 Zastoupení půdních druhů na území ČR V o d n í p lo c h y Z a s t a v ě n á p lo c h a
4 ,4 %
O sta tn í
2 ,0 % 1 ,1 %
8 ,1 %
0 ,1 % 2 0 ,6 %
5
1 1 ,6 %
2
1
4
3
5 2 ,2 %
Obrázek 5 Zastoupení půdních druhů v prostoru měření Na základě znalosti půdního druhu a půdního typu v místě měření bylo přistoupeno k vyjádření závislosti únosnosti jednotlivých půdních areálů vzhledem k naměřeným hodnotám únosnosti a meteorologickým informacím získaným z ČHMÚ. Nejdříve byl analyzován půdní druh, který vyjadřuje zrnitostní sloţení a má primární vliv na chování dané půdy. Na obrázcích 4 a 5 je znázorněno zastoupení půdních druhů na území ČR a v prostoru měření. Jak je vidět z těchto obrázků, v prostoru měření je o něco více těţkých a těţších
10
středních půd na úkor lehkých a lehčích středních půd. Přesto lze zastoupení jednotlivých půdních druhů v prostoru měření povaţovat za dostatečné, kromě lehkých půd, které se nacházely pouze na jednom místě. ú n o s n o s t [k P a /c m 2 ]
Č ÍS L O B O D U
6
b1 b2
5
b3 b5
4
b6 b8
3
b10 2
b15 b17
1
b19 b19a
0 0
5
10
15
20
25
prum
s rá ž k y [m m ]
Obrázek 6 Graf závislosti únosnosti na množství srážek Naměřené a zpracované hodnoty únosnosti byly spolu s meteorologickými informacemi načteny do programu MS Excel. Načtené hodnoty únosnosti byly srovnány podle velikosti hodnot analyzovaných meteorologických jevů. Pro kaţdý půdní druh byla zároveň pro daný den měření vypočítána průměrná hodnota únosnosti. Z hodnot únosnosti a jednotlivých meteorologických jevů byly vytvořeny grafy závislosti únosnosti na těchto jevech. Další grafy jsou v HUBÁČEK [1] příloze č. 4 Vliv meteorologických jevů na únosnost půd. Na obrázku 6 je graf závislosti únosnosti hlinitých půd (nejčastěji zastoupené) na mnoţství sráţek. Z grafu je vidět, ţe průběh křivek procházejících jednotlivými body je značně oscilující. Při minimálních hodnotách sráţek je jednou únosnost vysoká a podruhé téměř nulová. Pokud je proloţena body reprezentujícími jednotlivá místa měření nebo jejich průměrem vyrovnávací křivka, má velmi nízkou hodnotu spolehlivosti. Proto byly vybrány hodnoty zvlášť pro letní (květen – září) a zvlášť pro zimní měsíce (říjen – duben), pro které byly vytvořeny samostatné grafy.
11
ú n o s n o s t [k P a /c m 2 ]
Č ÍS L O B O D U
6
b1 b2
5
b3 b5
4
b6
2
R = 0,6267 3
b8 b10
2
b15 b17
1
b19 prum
0 0
5
10
15
20
s rá ž k y [m m ]
25
Obrázek 7 Graf závislosti únosnosti na množství srážek v letních měsících ú n o s n o s t [k P a /c m 2 ]
Č ÍS L O B O D U
6
b1 b2
5
b3 b5
4
b6 b8
3 2
b10
R = 0,1093 2
b15 b17
1
b19 b19a
0
prum 0
5
10
15
20
s rá ž k y [m m ]
25
Obrázek 8 Graf závislosti únosnosti na množství srážek v zimních měsících Ani tyto grafy neukazují jednoznačnou závislost únosnosti na meteorologických jevech (viz obrázky 7 a 8). V grafu zachycujícím letní období sice zmizely velké oscilace, ale vzhledem k nízkému počtu hodnot oproti zimnímu období nelze jednoznačně říci, ţe nemohou podobné výkyvy nastat. Odchýlení křivek bodů 1 a 2 v grafu pro zimní období nelze přičítat například jejich specifickému půdnímu typu, protoţe kaţdý bod má jiný typ, který se
12
vyskytuje i u jiných bodů. Lze usuzovat spíše na dobré odvádění povrchové vody, protoţe oba body se nachází na vyvýšených místech. V tabulce 4 jsou uvedeny koeficienty spolehlivosti pro jednotlivé půdní druhy a meteorologické jevy, získané pro lineární vyrovnávací křivku. Jak je vidět z hodnot uvedených v této tabulce, nelze prokázat jednoznačnou závislost mezi hodnotami únosnosti a sledovanými meteorologickými jevy. Největší závislost je patrná v případě slunečního svitu u písčito-hlinitých (2), hlinitých (3) a jílovito-hlinitých půd (4). Obdobných nebo blízkých hodnot u těchto půdních druhů dosahuje i koeficient spolehlivosti pro relativní vlhkost a teplotu. Tabulka 4 Koeficienty spolehlivosti lineárního vyrovnání, půdní druhy Půdní druh
1
2
3
4
5
Sráţky
0,29
0,14
0,18
0,13
0,11
Slun. Svit
0,25
0,76
0,60
0,59
0,23
rel. Vlhkost
0,25
0,68
0,47
0,56
0,17
Teplota
0,30
0,62
0,55
0,62
0,35
V případě půdního typu je situace ještě sloţitější. V rámci České republiky se na základě analýzy areálů v ÚDB Půdy nachází 50 půdních druhů. Z nich pouze 10 půdních typů se nachází na ploše větší neţ 2% území. Těchto 10 půdních typů zabírá dohromady 73,9% území, tedy necelé 3/4. Na zbývající 1/4 se tedy nachází 40 dalších půdních typů. Viz obrázek 9 a tabulka 5. Z tohoto důvodu byl zkoumán vliv meteorologických jevů pouze na tyto půdní typy. Na místech měření se vyskytovalo 5 těchto půdních typů. Při analýze závislosti půdního typu na charakteru počasí se postupovalo stejným způsobem jako v případě půdního druhu. Pro pět vybraných půdních typů se vytvořily grafy závislosti únosnosti těchto půd na meteorologických informacích. Křivkami byla opět proloţena vyrovnávací přímka.
13
1% 0% 0% 0% 3%
1%
0% 1%
0%
1%
1% 0%
1%
0%
2%
3%
0% 0%
4% 0%
1%
0%
7%
0%
13
0%
5% 2%
56
0%
25
0% 2%
6%
52
0% 2%
49
4%
1%
0%
0%
0%
0%
32
1%
14%
44
1% 0% 10%
40 2% 1% 0%
0% 2%
18% 1%
0%
Obrázek 9 Zastoupení půdních typů na území ČR Vzhledem k tomu, ţe půdní typ není rozhodující půdní vlastností, která má vliv na únosnost, byly kromě průměru vytvořeny i grafy závislosti pro jednotlivé body. I v tomto případě byly proloţeny vyrovnávací křivkou a byl jim stanoven koeficient spolehlivosti. Tyto koeficienty se u některých bodů v rámci jednoho půdního typu liší. Z tohoto důvodu bylo posouzeno zda, spolu korespondují alespoň body se stejným půdním druhem a půdním typem. V některých případech tomu tak je, ale v jiných spolu v rámci jednoho půdního typu korelují body různých půdních druhů. Nelze tedy jednoznačně prokázat nějakou závislost ani v případě půdních typů, i kdyţ například u půdního typu 65 dosahují hodnoty spolehlivosti pro relativní vlhkost a sluneční svit hodnoty 60% a více.
14
Tabulka 5 Zastoupení půdních typů na území ČR Půdní
Plocha [km2]
%
typ
Půdní
Plocha [km2]
%
typ
Půdní
Plocha [km2]
%
typ
1
27,8
0,0
24
66,3
0,1
47
462,5
0,6
3
474,5
0,6
25
4020,8
5,1
48
719,1
0,9
4
149,2
0,2
27
1262,3
1,6
49
3406,5
4,3
6
165,8
0,2
28
179,1
0,2
52
4447,3
5,6
8
936,3
1,2
29
1322,9
1,7
53
103,1
0,1
9
868,2
1,1
30
74,1
0,1
55
40,1
0,1
10
300,4
0,4
31
1411,8
1,8
56
5287,4
6,7
12
64,8
0,1
32
10826,3
13,7
58
539,9
0,7
13
3484,3
4,4
33
1504,4
1,9
59
260,6
0,3
14
158,4
0,2
34
25,5
0,0
60
2246,8
2,8
15
371,6
0,5
35
1302,3
1,6
65
2705,2
3,4
16
878,9
1,1
36
8,0
0,0
66
157,5
0,2
17
502,8
0,6
37
712,0
0,9
67
179,8
0,2
18
774,6
1,0
40
13994,7
17,7
68
90,1
0,1
19
7,8
0,0
41
338,0
0,4
996
1843,3
2,3
20
117,0
0,1
43
1135,6
1,4
997
643,3
0,8
21
228,4
0,3
44
7859,4
9,9
79197,7
100
23
247,7
0,3
45
263,0
0,3
5
ZÁVĚR Z porovnání naměřené únosnosti a z ní stanovené průchodnosti s průchodností
stanovenou pomocí analýzy ÚDB Půdy vyplývá, ţe tento algoritmus není vhodný pro vyuţití v analýzách terénu. Skutečné moţnosti průchodnosti techniky terénem jsou v řadě případů podstatně horší, neţ vyplývá z analýzy, pouze v některých případech tomu bylo naopak. Provedené testování závislosti půdních druhů a půdních typů neprokázala ani v jednom případě jednoznačnou závislost únosnosti půd na některém ze sledovaných meteorologických jevů. Nepodařilo se tedy stanovit jednoznačný empirický vztah, který by bylo moţné pouţít k vyjádření vlivu půd na průchodnost terénu.
15
Uţivatelům, kteří potřebují stanovit průchodnost půd, nezbývá v současné době tedy jiná moţnost, neţ vyuţít algoritmus navrţený v dokumentaci ÚDB Půdy, i kdyţ takto získané výsledky nemohou být věrohodné. Jejich hodnota je spíše orientační. Jiná moţnost stanovení průchodnosti půd je navrţena v diplomové práci (ŢIŢKOVÁ [3]). Zde navrţený postup ale postihuje pouze půdní typy, na nichţ probíhalo měření. Tento postup přiřazuje jednotlivé půdní typy do čtyř kategorií průchodnosti viz příloha č. 3 Metodika stanovení průchodnosti půd. Zařazení jednotlivých půdních typů do příslušných kategorií průchodnosti vychází z provedených měření a jim odpovídajícím meteorologickým podmínkám. Pokud uţivateli ani jeden z těchto postupů nebude vyhovovat, bude si muset provést vlastní terénní měření pro stanovení skutečné únosnosti půd. s rá ž k y / te p lo ta / s lu n . s v it / re l. v lh k o s t
100
90
80 R
2
= 0 ,6 7 0 8
70
60
50
40 R
2
= 0 ,7 5 9 7
30
20 R 10 R
2
2
= 0 ,4 8 4 4
= 0 ,2 0 5 3
0 0 ,5
1
1 ,5
2
2 ,5
3
3 ,5
4
4 ,5 únosnost
s r á ž k y [m m ]
s lu n e č n í s v it [h o d ]
r e la tiv n í v lh k o s t [% ]
te p lo ta [° C ]
Obrázek 10 Graf závislosti naměřené únosnosti na parametrech počasí
16
Definitivní vyloučení nebo prokázání závislosti si ale vyţádá další podrobnější měření, která bude nutno uskutečnit kdykoliv podle aktuálního stavu počasí a ne je plánovat více neţ měsíc dopředu, jak tomu muselo být z organizačních důvodů při těchto měřeních. Pro stanovení vlivu konfigurace reliéfu na únosnost půd bude nutné na základě získaných zkušeností provést měření na větší souvislé ploše, kde budou měření prováděna tak, aby postihla únosnost na celém vybraném území. Například by měření mohlo probíhat v pravidelné čtvercové síti. V případě, ţe by ani další měření neprokázala ţádnou závislost únosnosti půd na sledovaných jevech, naskýtá se ještě jedna moţnost, a to vyuţití radarových snímků pro určení půdní vlhkosti a z ní následné stanovení únosnosti půd. Radarové snímky jsou obecně velmi citlivé na hodnotu dielektrické konstanty snímaných objektů a ta je značně ovlivněna obsahem vody v těchto objektech. V případě půdní vlhkosti lze pomocí radarových snímků zjišťovat obsah vody do hloubky několika cm (např. druţice ERS-2 (C-pásmo) do 5 cm). Čím větší je obsah vody v půdě, tím větší je i intenzita odraţeného radarového signálu, a tedy i jasnost výsledného pixelu v radarovém snímku. Moţnosti získání informace o vlhkosti jsou však limitovány, a to především těmito faktory: Absolutní hodnoty vlhkosti půdy by bylo moţno získat pouze za předpokladu kalibrace naměřených hodnot z radarových snímků přímo v terénu (analýzou vzorku půdy); Relativní vlhkost půdy je moţno reálně měřit pouze v rámci jednotlivých typů pokryvu (určitý typ vegetace: louka, holá půda, ...). Při analýze typu pokryvu je pak nutno vycházet i z dalších dostupných aktuálních zdrojů (optické druţicové snímky, letecké snímky, ...), neboť samotný radarový snímek nemusí vţdy poskytovat všechny potřebné informace. Např. uměle zavlaţované pole jetele se na radarovém snímku jeví zcela odlišně neţ sousedící nezavlaţované pole jetele, ale bez dalších zdrojů informací není moţné určit, ţe se stále jedná o pole jetele; Jestliţe je určitý pokryv (např. kukuřičné pole) jiţ dostatečně vzrostlý, popř. je-li povrch částečně zakryt listy vegetace, je odrazivost daného místa v nezanedbatelné míře ovlivněna i obsahem vody v těchto rostlinách. Je nutno brát ohled i na specifickou radiometrickou vlastnost radarových snímků: svahy přikloněné ke druţici vykazují větší intenzitu odrazu neţ svahy odvrácené. Rozdílná intenzita by pak u souvislých typů pokryvu mohla být mylně interpretována jako rozdílná vlhkost, i kdyţ se ve skutečnosti jedná o kopcovitý terén. Pro tyto případy by musel být radarový snímek nejprve
17
kalibrován pomocí digitálního modelu reliéfu, coţ u různých typů pokryvu nemusí vţdy přinést uspokojivé výsledky. Trvale podmáčené plochy, které mají vţdy sníţenou hodnotu únosnosti, lze vyhodnotit i na optických druţicových či leteckých snímcích podle typu vegetace, která se v dané lokalitě vyskytuje.
LITERATURA:
[1]
HUBÁČEK, M.: Metody vojenskogeografických analýz pro potřeby AČR (disertační práce). VA, Brno, 2002.
[2]
ŢEN 2-9: Ţenijní práce všech druhů vojsk
[3]
ŢIŢKOVÁ, L.: Moţnosti vyuţití technologií geoinformačních systémů v analýze průchodnosti terénu jako součásti analýzy prostoru operace (diplomová práce). VA, Brno, 2001.
[4]
www.encyklopedie.diderot.cz
18
Příloha č. 1: Mapa míst měření
19
Příloha č. 2: Porovnání skutečné a předpokládané únosnosti
NAM ĚŘENÁ ÚNO SNO ST ÚDB
bod
9 /8
3 0 /8
1 3 /9
-
-
2 6 /9
1 0 /1 0 2 5 /1 0
8 /1 1
2 2 /1 1
5 /1 2
1 0 /1
7 /2
7 /3
1 1 /4
1 2 3 4
-
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
-
Ú nosnost
C h a r a k t e r is t ik a p r ů c h o d n o s t i p ů d
0 – 1 ,5
N e p rů c h o d n é
1 ,5 – 2 ,5
P r ů c h o d n é p r o je d n o tliv á v o z id la
2 ,5 – 3 ,5
O b tíž n ě p r ů c h o d n é
3 ,5 – 5
P rů c h o d n é
Legenda
20
Příloha č. 3: Metodika stanovení průchodnosti půd
Tabulka 6 Přiřazení naměřené hodnoty průchodnosti vozidla Hodnota naměřená penetrometrem 0 – 1,5
Stupeň průchodnosti Neprůchodné
1,5 – 2,5
Průchodné pro jednotlivá vozidla
2,5 – 3,5
Obtíţně průchodné
3,5 – 5
Průchodné
Tabulka 7 Zařazení půdních typů do kategorií průchodnosti Stupeň průchodnosti Neprůchodné
Příznivé METEO podmínky Ztížené METEO podmínky 065
Průchodné pro jednotlivá 004
004, 015, 018, 025, 060, 065 008, 009, 013, 016, 032
vozidla Obtíţně průchodné
013, 018, 032
Průchodné
008, 009, 014, 015, 016, 025, 014, 056 056, 060
Tabulka 8 Ztížené METEO podmínky v letním období (květen – září) Srážky
sluneční svit
relativní vlhkost
teplota
> 20 mm
< 10 hod
> 80 %
< 15 °C
Tabulka 9 Ztížené METEO podmínky v zimním období (říjen – duben) Srážky
sluneční svit
relativní vlhkost
teplota
> 10 mm
< 5 hod
> 85 %
-3 až 5 °C
21
Příloha č. 4: Kódování půdních typů a půdních druhů Tabulka 10 Kódování půdních druhův ÚDB Půdy kód
půdní druh
převládající frakce
1
lehká půda
písčité
2
lehčí střední půda
písčito-hlinité
3
střední půda
hlinité
4
těţší střední půda
jílovito-hlinité
5
těţká půda
jílovité
Tabulka 11 Kódování půdních typů v ÚDB Půdy kód 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34
půdní typ litozem regozem ranker rendzina typická rendzina litická rendzina kambizemní rendzina rubifikovaná pararendzina typická pararendzina kambizemní pararendzina pseudoglejová pararendzina rubifikovaná smonice černozem typická černozem arenická černozem pelická černozem hnědozemní černozem černicová černice typická černice arenická černice pelická černice glejová černice organozemní šedozem typická šedozem hnědozemní hnědozem typická hnědozem arenická hnědozem luvizemní hnědozem pseudoglejová luvizem typická luvizem arenická luvizem pseudoglejová kambizem typická kambizem arenická kambizem pelická
kód
půdní typ
35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68
kambizem eutrofní kambizem luvizemní kambizem pseudoglejová kambizem rubifikovaná kambizem andozemní kambizem typická varieta kyselá kambizem arenická varieta kyselá kambizem pelická varieta kyselá kambizem pseudoglejová varieta kambizem dystrická kyselá kambizem arenická varieta silně kyselá kambizem pelická varieta silně kyselá podzol typický podzol arenický podzol kambizemní podzol glejový podzol rašelinový pseudoglej primární pseudoglej luvizemní pseudoglej stagnoglejový pseudoglej rašelinový glej typický glej arenický glej rašelinový Rašelina Fluvizem typická Fluvizem psafitická Fluvizem arenická Fluvizem pelická Fluvizem pseudoglejová Fluvizem glejová kultizem (antropogenní půda) výsypka Lom, povrchový důl
22
