Моделювання водної ерозії ґрунтів у вододілі на південному заході Мадагаскару,

Конспекти

Записи індексу

Ключові слова:

Місця навчання:

Повний текст

2 Субрімальний клімат, осадові формації, диференціал схилів від течії до течії, інтенсивність та сильна міжрічна нерівномірність опадів (Vasseur, 1997), труднощі відновлення початкової рослинності (Sourdat, 1977). на захід від Мадагаскару значна чутливість до ерозійних процесів. Демографія та економічна криза також продовжують такі обтяжуючі фактори, як надмірний випас худоби, спалення та вирубка лісів.

3 Кількісна оцінка та просторова ерозія ґрунту є важливим підходом для розуміння процесів, що відбуваються на вододілах. Запропоновано численні моделі процесів переносу осаду або забруднюючих речовин. Останні базуються на математичних уявленнях про фундаментальні гідрологічні та ерозійні процеси (Jah and Paudel, 2010). Вони часто застосовуються до обмежених географічних районів (ділянок, вододілів) і вимагають для своїх калібрувань багатьох польових вимірювань, таких як модель SWAT, Інструмент оцінки грунту та води (Arnold et al. 1995; Neistch et al., 2002), або SHE-моделювання, Європейська гідрологічна система, (Abbott et al., 1986; Bathurst et al., 1992).

5 Ця стаття має на меті описати реалізацію просторової та кількісної моделі потенційної водної ерозії у вододілі Фіхеренани на основі Загального рівняння втрат ґрунту (USLE). Він спрямований на вивчення корисних наборів даних та надання оцінки кількості потенційних матеріалів, що надаються вододілом і, можливо, сприятимуть нарощуванню берегів. Модель не підтримує процеси транспортування/осадження гідрографічною мережею, тому тут йдеться про виділення ділянок водозбірного басейну, найбільш чутливих до водної ерозії ґрунтів, і про надання порядку терапевтичних входів. Ці початкові оцінки мають на меті сприяти кращому знанню про деградацію масштабних водозборів у країнах, що розвиваються, для кращого управління прибережними зонами.

Місце та опис місця дослідження

6 Фієренана - це періодична річка, що живиться рясними опадами влітку південної глибинки, що надходить до моря. Взимку поверхневий потік зупиняється на кілька десятків кілометрів від моря, щоб залишити місце до межиріччя. Конкретний модуль річки точно не відомий, але, за оцінками, він становить менше 30 м3/с (Lebigre, 1997), максимальний зафіксований порядок повені становить 10 000 м 3/с, зафіксований під час циклонного анхелу в 1978 р. (Chaperon et al., 1993). Усі автори (Pallas, 1984; Chaperon et al., 1993; Salomon, 2009) сходяться на думці, що, незважаючи на площу поверхні, помітно меншу, ніж площа сусідніх річок, потенційна здатність ерозії Фіреренани більша, ніж потужність сусідніх річок. річки південно-західного Мадагаскару.

Рисунок 1. Вододіл басейну Фіреренани/Фігеренани

8 На додаток до набережної потоку, весь вододіл знаходиться на відносно неглибокій місцевості із середнім нахилом близько 7% (рис. 2). Тут представлені горбисті пейзажі. Основні рельєфи розташовані на масиві Аналавелони, розчленованому притоками Фігеренани, який піднімається на висоту 1343 м. До цього ми можемо додати кургани-свідки (1030-1040 м висоти), розташовані на високих плато вододілу, що утворюють Коль-дю-Тапію, і які визначають вододіл між Фіреренаною та Онілаги.

Рисунок 2. Топографія басейну Фігеренани/Топографія басейну Фіференани

9 Клімат напівзасушливий за течією та субгумідний за течією, що пов’язано з сильною нерівномірністю щорічних опадів. У регіоні зафіксовано найнижчу кількість опадів на острові, близько 400 мм, переважно випадає з грудня по березень для станції Тулеар, розташованої на висоті 9 м. Вони збільшуються на північний схід, як тільки людина потрапляє у внутрішні райони (Battistini et al., 1975), і їм сприяють низький тропічний тиск, важливіші рельєфи глибин, нестабільність гарячих і вологих повітряних мас та орографічні висхідні рухи ( 1984). Фізичні характеристики середовищ (клімат, характер ґрунтів) суттєво впливають на тип рослинного покриву. Таким чином, найхарактернішим і найрепрезентативнішим рослинним утворенням на південному заході Мадагаскару є савана трав'янистого або чагарникового типу (Морат, 1973). Зверніть увагу, що лісові системи на південному заході особливо ослаблені вирубкою лісів, яка з кінця 1980-х років зросла в чотири рази (Grouzis et al., 2001).

Методологія

11 Відповідно до моделі USLE, ерозія є мультиплікативною функцією (рівняння n ° 1) з урахуванням ерозійності опадів (фактор R) за опором навколишнього середовища (фактори C, K, LS, P). Кожен фактор є чисельною оцінкою точної складової, яка впливає на ступінь ерозії ґрунту в певному місці (Омафра: http://www.omafra.gov.on.ca/english/engineer/facts/00002. Htm). Для обчислення втрат ґрунту (A) використовуються п’ять факторів: топографія (LS), агресивність опадів (R), ерозійність ґрунту (K), рослинний покрив (C), протиерозійні методи (P), рівняння яких має форму:

13 AT виражаючи довгострокові середньорічні втрати ґрунту (тис. га),

14 Р. що виражає індекс ерозійності опадів (МДжмм/га.ч. рік),

15 К що виражає показник ерозійності ґрунту (thahah/ha MJ.mm)

16 LS виражаючи коефіцієнт нахилу (безрозмірний),

17 VS виражаючи фактор рослинності (безрозмірний),

18 виражаючи фактор допоміжної практики (безрозмірний).

Інвентаризація використаних даних

19 Набір даних, створений для цього дослідження, складається з баз даних, оцифрованих паперових карт, що оптимізують наявну інформацію.

Коефіцієнт LS розраховували на основі SRTM (Місія топографії радіолокаційного човника). Ці дані доступні в Інтернеті (http://srtm.csi.cgiar.org/ SELECTION/inputCoord.asp) і були отримані методом радіолокаційної інтерферометрії у 2000 р. Під час двомісної місії Space Shuttle Endeavour. Американські агентства, NASA ( Національне управління аеронавтики та космосу) та NGA (Національне агентство геопросторової розвідки). Вони у формі растру (Geo TIFF Tagged Image Files Format), що забезпечує альтиметрію (Z) для кожного пікселя 90 метрів.

21 Щодо коефіцієнта R, дані про кількість опадів походять від моделювання даних, розміщених у мережі WorldClim (http: //www.wolrdclim.orgcurrent.htm). Ця глобальна кліматична модель створена на основі різних скомпільованих баз даних (FAO, WMO, CINAT, Hydronet та місцевих вторинних баз даних, складених Глобальними історичними кліматологічними мережами). Моделювання включає врахування висотометрії, оскільки воно базується на SRTM. Модель складається з інтерполяції середньомісячних кліматичних даних метеорологічних станцій протягом щонайменше 10 років (1950-1990; 1950-2000). Роздільна здатність цих даних коливається від 10 дугових хвилин до 30 дугових секунд або 1 км.

22 Землекористування взято з даних 1 500 000-ї бази даних Мадагаскару. Останній містить векторні дані про ґрунтовий покрив, альтиметрію та гідрологію. Ця база даних отримана в результаті оцифровки топографічних карт у масштабі 1 500 000-го масштабу, виготовлених у 1960-х рр. Національним географічним інститутом (IGN). Місія FTM (FoibenTaosarintanin’i Madagasikara - Національний географічний інститут Мадагаскару) полягає в підтримці цих даних в актуальному стані. Однак жодні метадані не повідомляють файли про їхні локальні умови оновлення (зона, дата, методологія виробництва). Тому ці довідкові дані слід вважати позачасовими.

23 1/1 000 000-а грунтова карта південно-західного Мадагаскару 1957 року та 1/100 000-ма карта ґрунту Тулеар-Амбохімахавелони (Sourdat, 1973) - єдині дані, доступні в масштабі водозбору. Зараз вони архівуються в цифровій формі в базі даних SPHAERA IRD (Науково-дослідний інститут розвитку, http://www.cartographie.ird.fr/ sphaera/tableaux/scripts/search_tbl .php? Tbl =/sphaera/tables/assembly/MDG6.html & Num = 2652) .

24 Створений таким чином набір даних включає шкали, системи розташування (Laborde Мадагаскар, Універсальний поперечний Меркатор) та дуже різнорідні формати (jpg, Grid, Shape, MIF/MID, Tiff). Тривала фаза попередньої обробки дозволила створити просторово когерентну базу даних векторного та растрового типу, яку можна використовувати в Arcgis в масштабі 1/8000000. Основними етапами попередньої обробки даних були оцифровка, вилучення зони, що цікавить, геореференція та створення таблиць атрибутів.

Метод аналізу та модель даних

25 Модель USLE базується на лінійній функції, що включає просторову комбінацію різних факторів, що сприяють ерозії ґрунту: C, P, LS, R, K. Режим зображення або іншими словами растровий режим дуже особливо підходить для ерозії ґрунту. багатофакторний аналіз та подання безперервних даних (Collet, 1992), таких як природа ґрунтів, землекористування тощо. Дійсно, як тільки хтось цікавиться моделями аналізу, растровому режиму переважно віддають перевагу для забезпечення геометричних властивостей, загальних для всіх інформаційних шарів. Просторовому аналізу та моделюванню сприяє проста структура даних та правильна форма сітки (Donnay and Binard, 1991). Подібним чином полегшується схрещування багатошарових даних, оскільки всі величини надходять до однієї базової одиниці, пікселя. Комбінація шарів покладається на арифметичні правила та булеві оператори для створення нового значення у складеному шарі.

26 Через неоднорідність використаних джерел інформації (табл. 1) та розміру водозбору, однаковій сітці 100 м було призначено всі географічні шари. Цей крок передискретизації дає змогу забезпечити узгодженість усіх даних з однаковим просторовим дозволом. Вибраний метод інтерполяції є "найближчим сусідом", який полягає у присвоєнні кожній цільовій точці комбінації значень вихідних точок, найближчих до її попередника шляхом зворотного перетворення. Цей метод має перевагу в тому, що не змінює значення комірок, тоді максимальна просторова помилка зазвичай оцінюється в половину розміру комірки. Цей крок дозволяє перетинати дані між пікселями та ідеально накладати інформаційні шари. Загальною проекційною системою для всіх даних є WGS 84, UTM 38 South. Оскільки шар земельного покриву спочатку містився у місцевій географічній довідці, Трудовий Мадагаскар, зміна проекції на WGS 84, UTM 38 South була зроблена на підтримку параметрів прогнозу. Надійність зміни проекції обґрунтовується "точною" суперпозицією з усіма даними.