Einführung in die Problematik:Die Arbeit befasst sich mit der Problematik der Belastung der kleinen Wasserbecken durch Sedimente infolge der erosiven und Transportprozesse im Flussgebiet von ausgewählten Wasserbecken. Die markante Belastung der kleinen Wasserbecken wird in den letzten 10 Jahren durch nicht ausgewogene wirtschaftliche Aktivitäten im Flussgebiet verursacht. Die Sedimentation hat allmähliche Einschränkung, beziehungsweise Verhinderung von biologischen, wasserwirtschaftlichen und ökologischen Funktionen der kleinen Wasserbecken zur Folge. Die Förderung von Sedimenten ist jedoch in den letzten Jahren immer mehr komplizierter und finanziell anspruchsvoller. Die starke Verschlammung der Teiche beschränkt die Fischzucht und die Retentionsfunktion des Wasserbeckens.Der Gegenstand der Forschung ist die gesamte Abtragung von Bodenteilchen aus dem Flussgebiet und die Retentionswirkung von Wasserbecken im Flussgebiet. Aus der Terrainmessung der Teufe von Sedimenten in den ausgewählten Wasserbecken wurden die Endergebnisse mit der GIS Applikation verarbeitet und mit Hilfe der Methode berechnet, die aus der Festsetzung der Erosionsintensität im Flussgebiet, die aus der Festsetzung von Bodenverlust laut der nach Wischmaier und Smith festgestzten Universalgleichung des Bodenverlustes (U.S.L.E.) herauskommt, die weiter durch die Retentionswirkung des Wasserbeckens mit Hilfe von Brune-Kurven und durch den Koeffizient von Schwemmselabtragung (S.D.R.) laut der Gleichung von J.R.Williams reduziert ist. Die Ergebnisse werden mit der Menge von gemessenem Wert bewertet und verglichen.Die kleinen Wasserbecken bilden in der Landschaft ein bedeutendes Element ihrer ökologischen Stabilität. Der Ausbau von neuen kleinen Wasserbecken an einem passenden Ort des Flussgebietes oder die Rekonstruktion der früher aufgelösten Wasserbecken ist eines von den effektiven Elementen der Revitalisierung der Landschaft. Die Wasserbecken wirken in der Landschaft auf jeden Fall positiv, weil keines von den Wasserbecken nicht einzweckmäßig ist, im Prinzip kann man bei allen Wasserbecken zwei oder mehrere Funtionen finden, wobei eine von ihnen dominant ist. Ein immer mehr aktuelles Thema ist der Schutz von Landwirtschaftsbodenfonds vor Erosion und Transport der lockeren Bodenteilchen, und dadurch auch die Verbesserung von Wasserqualität im Flussgebiet. Die Schwemmsel sind Produkt von Erosionsprozessen im Flussgebiet und die größten Mengen davon kommen aus den landwirtschaftlich bewirtschafteten Böden. Die landwirtschaftlichen Grundstücke werden meistens in unmittelbarer Nähe von Wasserströmen und auch von kleinen Wasserbecken bewirtschaftet.Die Wassererosion beruht auf Aufressung der Erdoberfläche durch Regentropfen und durch den oberirdischen Abfluss. Laut der Form teilt sich die Erosion in Flächen-, Rillen-, Graben- und Stromerosion. Die Folgen der Wassererosion führen zur Degradation und Absenkung der Produktionsfähigkeit der Böden. Die Teufe des natürlichen Bodenoberflächehorizontes wird reduziert, die Bodenstruktur wird verschlechtert, es kommt zur Absenkung von Porendurchlässigkeit und zur Veränderung von physikalischen Eigenschaften. Die oberflächlichen Wasserquellen werden verunreinigt, die Ströme und Wasserbecken werden mit Schwemmseln verunreinigt, es kommt zur Verschmutzung und zu den materiellen Schäden im Ortbereich.Die Voraussetzung der Veränderungen von Ausnutzung des Gebietes ist auch ein wesentlicher Faktor, nach dem man den Einfluss der Bewirtschaftungsart von landwirtschaftlichen Grundstücken auf den Transport der Bodenteilchen aus den Erosionsprozessen, der Veränderungen der Bodenausnutzung in der Zeit bewerten kann. In den Fischwasserbecken zeigt sich auch die Erscheinung der Ufererosion, die beim Ablassen, Füllen des Wasserbeckens und Wellenschlag entsteht. Methodik : Zur Abschätzung der Menge von Schwemmseln sind mehrere Methoden zu benutzen, incl. mathematische Simulationsmodelle. Die häufig gebrauchte Methode geht aus der Festsetzung der Intensität von Erosion im Flussgebiet mit Hilfe von Universalgleichung des Bodenverlustes (USLE) ( Wischmeier, Smith) hervor, für die Abschätzung des Transportes des Sedimentes ist der Bodenverlust weiter durch den Koeffizient von Schwemmselabtragung (SDR) reduziert. SDR ( Relation der Schwemselabholung) ( Williams,1977) Die Relation dert Schwemmselabtragung (SDR) drückt die Relation zwischen der Jahresmenge von Schwemmseln zum Verschlussprofil und den gesamten Jahresbodenverlust im Flussgebiet aus. SDR ist z.B. laut Verhälnis von J.R.Williams festzusetzen: SDR = 1,366.10-11 . P-0,0998 . RP0,3629 . CN5,444 wo P - Fläche des Teilflussgebietes (km²)RP - Reliefverhältnis des durchschnittlichen Höhenunterschiedes zur maximalen Länge der Abflussstrecke (m.km-1)CN - durchschnittliche Zahl der Abflusskurve (CN) für /Teil/ Flussgebiet Für die Festsetzung der Menge von Schwemmseln (S), die sich im Wasserbecken lagern, ist auch die Retensionswirkung des Wasserbeckens zu berücksichtigen, die von dessen hydraulischen Charakteristiken ( z.B. von Verhältnis des Volumens des Wasserbeckens zum Jahreszufluss des Wassers ins Wasserbecken) abhängt, die nicht festgenommene Menge von Schwemmseln kommt über die Ablassanlage weiter in den Strom. Die Retentionswirkung setzen wir mit Hilfe von Brune-Kurven aufgrund des Verhältnisses des Vorratsvolumens von Wasserbecken zum Jahreszufluss ins Wasserbecken fest.Dieses Verhältnis wurde auf der Wende der 70-er und 80-er Jahre in den USA abgeleitet. Die Einfachheit und leichte Zugänglichkeit von Eingabedaten ist der Vorteil dieser Berechnung. In dieser Berechnung ist jedoch der Einfluss der Raumplatzierung von Retentionselementen im Flussgebiet nicht inbegriffen. Die gleichen SDR – Endwerte können die Flussgebiete auf diese Weise haben, die den beständigen Grasbewuchs oder Waldbewuchs auf der Wasserscheidelinie haben und der Ackerboden reicht zur Grenze des Wasserlaufs wie zum Beispiel das Flussgebeiet, wo der Ackerboden auf der Wasserscheidelinie ist und längs der Wasserscheidelinie befindet sich breiter Streifen des beständigen Gras- und Waldbewuchses. Universalgleichung des Bodenverlustes (USLE) Die USLE (Universal Soil Loss Equation) Gleichung wurde von W.H.Wischmeier und D.D.Smith im Jahre 1965 abgeleitet und wird als Grundmethode für die Bewertung der Intensität der Erosionsprozesses in den USA und in anderen Ländern benutzt (in den 70-er Jahren wurde sie für die Bedingungen in der Tschechischen Republik verifiziert.)Es ergibt sich schon nach dem Namen „universal“ , dass es bei der Festsetzung der Werte von einzelnen Faktoren gelungen ist, durch die Analyse und Auswertung von allen Dateien die regionale Begrenzung der früher abgeleiteten Verhältnisse und der nachfolgenden Applikation zu überwinden.Die Universalgleichung berechnet den langjährigen durchschnittlichen Wert des Bodenverlustes mit Hilfe von fünf Faktoren aufgrund der Gleichung A = R.K.LS.C.P (t/ha/rok) (t/ha/Jahr) A - durchschnittlicher JahresbodenverlustR - Faktor der Erosionswirksamkeit des Regens und des oberirdischen AbflussesK - Faktor der Erosionsmöglichkeit des BodensL - Faktor der Hangslänge - --- S - Faktor des Hangsgefälles C - Faktor der Schutzwirkung der Vegetation P - Faktor der Gegenerosionsschutzmaßnahme USLE und RUSLE (revidierte Gleichung des Bodenverlustes) kommen aus dem Prinzip des sog. zulässigen Bodenverlustes auf dem sog. Einheitsgrundstück hervor, dessen Parameter deutlich definiert sind und aus den Ausmaßen der standarden Forschungsablussflächen mit Länge von 76,2 ft (22,3 m), mit dem Gefälle von 9% abgeleitet sind, deren Oberfläche mechanisch in Richtung des Gefälles eines Hangs als Brache während der Zeit von minimal 2 Jahren kultiviert wird ( hier sind die Werte von Faktoren LS,C und P = 1,0).Für die Quantifizierung von einzelnen Gliedern der Universalgleichung des Bodenverlustes und von weiteren Eingabeunterlagen werden die geographischen Informationssysteme (GIS) optimal benutzt, die als Software-Produkte der verschiedenen Firmen, beziehungsweise auch als „open source“ Lösung, zugänglich sind. Die Methode, die das GIS –System ausnutzt, wird für die Einschätzung der Menge von Schwemmseln auf dem experimentalen Flussgebiet im Ausmaß von 62 km² verwendet, das landwirtschaftlich intensiv bewirtschaftet wird, den Teil des Flussgebietes bilden die Waldflächen. Auf beiden Strömen befindet sich eine Reihe von Durchflusswasserbecken, die die Bodenteilchen auffangen, die durch die angeführten Ströme aus den Erosionsprozessen auf dem landwirtschftlichen Boden transportiert werden. Die Wasserbecken im experimentalen Flussgebiet sind mit Durchfluss und mit höherer Wassersäule von Wasser am Damm (4 - 9 m) charakteristisch, als für Teiche üblich ist. Die Zeit der Aufhaltung von Wasser im Wasserbecken ist auch wesentlich kürzer, also die Aufhaltung von Nährstoffen im Wasserbecken ist kurz.Die Benutzung von USLE für die Berechnung der Erosionsgefährdung des Bodens hat einige Nachteile ( z.B. die Terraindepressionen, Konstantwert des Regensfaktors für das ganze Gebiet werden nicht in Betracht genommen), über die man immer diskutiert, aber dank der Einfachheit und der relativ nicht anspruchsvollen Gewinnung von Eingabedaten wird dieser Vorgang immer sehr oft benutzt. Deshalb wurde auch weitere Methode getestet, die auch im Teil des experimentalen Flussgebietes benutzt ist. Es handelt sich um ein physikalisch gegründetes Modell Erosion 3D (Schmidt, 1991), mit dem sich die Doktorandin auf dem Studienaufenthalt im Ausland in Freiberg in Deutschland bekannt gemacht hat und hat den Maß von Erosionsabschwemmungen im Flussgebiet ausgewertet.Erosion 3D (Modell zur Vorhersage der Bodenerosion durch Wasser)Erosion-3D ist ein physikalisches, prozessbasiertes Modell das aufgrund von einzelnen Niederschlagsereignissen oder einer Reihe von Einzelereignissen die Bodenerosion durch Oberflächenabfluss prognostiziert. Die theoretischen Grundlagen des Modells wurden am Institut für Geographische Wissenschaften an der TU Berlin von Prof. Schmidt [1] entwickelt und später in der Software Erosion-2D als hangbasierte, zweidimensionale Modellversion veröffentlicht. Die gridbasierte, dreidimensionale Modellversion Erosion-3D wurde 1995 von Dr. von Werner erstellt. Erosion-3D wird auch vom sächsischen Landesamt für Landwirtschaft genutzt. Das Landesamt bewertet damit landwirtschaftliche Bewirtschaftungsformen im Hinblick auf Reduzierung von Oberflächenabfluss und Bodenerosion. [3] Die räumliche Auflösung der Eingangsdaten ist in der Regel durch die Auflösung des digitalen Geländemodells begrenzt. Die Intensität des Niederschlags wird in Intervallen von maximal 10 Minuten Länge angegeben. Die Berechnung des langfristigen Bodenabtrags wird durch eine Folge einzelner Niederschlagsereignisse simuliert. [3]Über die experimentell ermittelten Parameter Skinfaktor, Oberflächenrauigkeit und Erosionswiderstand können die bearbeitungsbedingten Effekte auf die Prozesse Infiltration, Oberflächenabfluss und Partikelablösung abgebildet werden. EROSION 3D verfügt über mehrere obligatorische bzw. optionale Module:• Das Modul Reliefanalyse dient der Generierung hydrologisch essentieller Rasterdaten (Abflussrichtung, Abflussverteilung, Abflusskonzentration u.a.) aus vorhandenen DGM-Datensätzen. Es umfasst folgende Funktionen: o Suche und Auffüllung abflussloser Senkeno Berechnung der flächenhaften Abflussverteilung und Abflusskonzentrationo Berechnung der zu jeder Rasterzelle gehörenden Einzugsgebietsfläche und Fließweglänge (Abflusskonzentration)o Schwellenwertberechnung zur Bestimmung ephemerer Gerinneo Bestimmung der Wasserscheidenlage• Das Boden-/Landnutzungsmodul dient dem Einlesen und Weiterverarbeiten vorher vom Anwender generierter Eingabedatensätze. Darüber hinaus ermöglicht es die Abbildung des Infiltrationsverlaufs in Abhängigkeit von Boden- und Bearbeitungseigenschaften.• Im Niederschlagsmodul können im Voraus erstellte Niederschlagsdaten weiterverarbeitet werden. Eine räumliche Verteilung von Niederschlagsdaten, z. B. für Einzugsgebiete, wird über Zonenraster und Niederschlagstabellen gewährleistet.• Im Infiltrationsmodell kann zwischen Ein- und Mehrschichtinfiltration unterschieden werden. Eine globale Veränderung der Anfangsbodenfeuchte ermöglicht eine Modellkalibrierung• Die Ermittlung des flächenspezifischen Oberflächenabflusses, des Bodenabtrags und der Deposition erfolgt modellintern über Teilmodelle. (http://tu-freiberg.de/fakult3/tbt/boden/) Schlusswort :Die Ergebnisse sollten die Festsetzung des Transportes der Bodenteilchen in den Abschlussprofilen von Teilflussgebieten, beziehungsweise die Festsetzung der Menge der in den Durchflusswasserbecken aufgefangenen Bodenteilchen, ermöglichen. Die Ergebnisse der Lösung durch diese Methode geben die Informationen über die risikoartigen Stellen in den Flussgebieten vom Aspekt der Erosiongefährdung und vom Aspekt der Verschlammung von kleinen Wasserbecken mit Sedimenten, mit den negativen Folgen der Eutrophierung. Das Testen der Methode geht aus dem Vergleich der berechneten Werten mit Hilfe von experimentalen Methoden und Werten hervor, die aus der wirklichen Menge von Sedimenten gewonnen wurden, die im Wasserbecken abgelagert wurden. Die Werte aus der Messung, die im Rahmen des Wasserablasses von ausgewählten Wasserbecken durchgeführt wurden, werden für Empfehlung zur Manipulationsart mit Wasser in den kleinen Wasserbecken ausgenutzt.Es wird erwartet, dass die Ergebnisse der Überprüfung der Methodik für die Bewertung der Erosionsprozesse und des Transportes des Sedimentes im experimentalen Flussgebiet praktisch anwendbar für die routinemäßigen Einschätzungen der Menge von aufgehaltenem Sediment in kleinen Wasserbecken in bestimmter Zeitperiode und für die Festsetzung der nötigen Förderungsnötigkeit in ähnlichen Lokalitäten sein werden. Im Anschluss daran werden sie für die Vorschläge der Gegenerosionsmaßnahmen anwendbar sein, damit man die Abschwemmung von Oberflächenhorizonten vom landwirtschaftlichen Boden und dadurch die schnelle Verschlammung von kleinen Wasserbecken (Lišková, Vrána, 2009) vorbeugen konnte.