Contract Nr. 31-091/18.09.2007

 

PROGNOZA PIERDERILOR DE SOL DE UZ AGRICOL PRIN EROZIUNE SI ALUNECARI DE TEREN,

IN SCOPUL ELABORARII UNOR SOLUTII DE PREVENIRE SAU / SI DE REMEDIERE

 

sigla

icpa

UPB

Cardei Petru

petru_cardei@yahoo.com

Herea Vasile

herea.vasile@yahoo.com

Simota Catalin

vali_c76@yahoo.com

Dragoi Cristi

dragoi.proiecte@yahoo.com

 

PREZENTARE

 

Proiectul urmăreşte creearea unui instrument, a unei metode cu ajutorul careia să se poată prognoza fenomenel de eroziune şi alunecare de teren şi totodată să sugereze şi soluţii de remediere a zonelor afectate de aceste fenomene. Rezultatele se vor aplica chiar în cursul desfăşurării proiectului, pentru zone de interes agricol şi se vor putea uşor extinde la zone de interes public, de maximă securitate, ca cele locuite sau cu obiective economice foarte importante. Metoda va conţine un algoritm de lucru general precum şi recomandari în ceea ce priveşte programe software ce pot fi folosite pentru parcurgerea fiecărui pas al algoritmului. Interes deosebit se va manifesta pentru utilizarea de software gratuit care va fi recomandat in cadrul metodei.

 

OBIECTIVE GENERALE

 

Pe etape, obiectivele concrete sunt:

-          Selectarea componentelor de bază ale metodei obiectiv a proiectului: programele software cele mai potivite pentru efectuarea simulărilor şi analizelor parametrice şi selectarea unor soluţii practice potenţial introductibile in cadrul metodei;

-          Metodă cu ajutorul careia să se dea prognoza fenomenelor de eroziune şi alunecare de teren şi totodată să sugereze şi soluţii de remediere a zonelor afectate de aceste fenomene;

-          Brevetarea metodei si solutiilor de remediere ale acesteia;Diseminarea rezultatelor proiectului, in special a celor cu caracter de originalitate;

-          Se intentioneaza punerea la dispozitia Ministerului Mediului şi al ONG din acest domeniu, a metodei, în mod gratuit. De asemenea se pot efectua si cursuri de initiere in utilizarea metodei.

 

REZULTATE ETAPA I

 

Activitatea

Contribuţia participanţilor

INMA

ICDVV

ICPA

CCEPM

Studii şi analize privind eroziunea solurilor

1) Documentare: definiţii, stadiul rezolvării problemelor în România şi în strainatate;

2) Cartarea domeniului de aplicare;

3) Soluţi cunoscute în prctica.

1) Documentare: investigatii privind raspandirea fenomenului in România, localizarea lui in plantaţiile viticole, soluţii;

2) Cartarea domeniului de aplicare.

1) Contribuţii la definirea termenilor de referinţă în domeniul pedologiei;

2) Selectarea parametrilor principali ai problemelor de eroziunea solului.

1) Definiţii, precizări de teria mediului;

2) Documentare asupra fenomenului de eroziune a solului în lume.

1) Definirea fenomenului de eroziune;

2) Modelarea matematică a fenomenului;

3) Software folosit, aplicaţii, exemple.

 

Hărţi ale riscului de eroziune în România şi în străinătate, ca baze de date pentru utlizarea programelor de calculul al riscului de eroziune.

 

Studii şi analize privind fenomenul de alunecare a solurilor

1) Documentare: definiţii, stadiul rezolvării problemelor în România şi în strainatate ;

2) Cartarea domeniului de aplicare;

3) Soluţi cunoscute în prctica.

1) Documentare: investigatii privind raspandirea fenomenului in România, localizarea lui in plantaţiile viticole, soluţii;

2) Cartarea domeniului de aplicare.

1) Contribuţii la definirea termenilor de referinţă în domeniul pedologiei;

2) Selectarea parametrilor principali ai problemelor stabilităţii versanţilor.

1) Definiţii, precizări de teria mediului;

2) Documentare asupra fenomenului alunecărilor de teren în lume.

1) Definirea fenomenului alunecărilor de teren;

2) Modelarea matematică a fenomenului;

3) Software folosit, aplicaţii, exemple.

 

 

 

Etapa I

Ř Documentare

Ř Identificarea zonelor afectate de fenomenele de eroziune si de alunecari de pamant pe teritoriul ICDVV

 

 

Ř S-au selectat material documentare necesasre aplicarii programelor software de prognozare a eroziunii solului si alunecarilor de pamant.

 

REZULTATE ETAPA II

 

Ř S-a conceput la ICDVV In colaborare ICDVV şi INMA o instalatie de estimare a pierderilor de sol , in regim pluviometric controlat, care a fost testate inepand din luna aprilie 2008:

 

 

Ř  Se află în lucru component ale tehnologiilor de mecanizare antierozionale, faza de estimare teoretica a superioritatii sistemelor de mecanizare antierozionale: INMA Bucuresti colaborare cu INMA Cluj.

Ř  Se fac in continuare experiente cu instalatia de estimare a eroziunii la ICDVV si se elaboreaza metodologia de calcul a rezultatelor. Se fac teste pe diferite terenuri, in conditii cu diferite disponibilitati logistice si in diferite conditii managerial pentru sol si culture.

PROGNOZA PIERDERILOR DE SOL DE UZ AGRICOL PRIN EROZIUNE ŞI ALUNECĂRI DE TEREN, ÎN SCOPUL ELABORĂRII UNOR SOLUŢII DE PREVENIRE SAU/ŞI REMEDIERE

Etapa II – Elaborare metoda

Eroziunea solului pep ante, datorita acţiunii apei

Aunecări de teren

Metoda teoretica

Metoda empirica

Metoda teoretica

Estimarea riscului de eroziune a solului se poate face cu unul dintre modelele teoretice sau/şi programe:

USLE, RUSLE2, WEPP, AGNS, ANSWERS, CREAMS, EGEM, EPIC, EROSION-3D, EUROSEM, GLEAMS, KINEROS2, LISEM, MEDRUSH, MOSES, MWISED, PESERA, RUSLE, SERAE, STREAM, SWAT, WATEM, CAESAR, WILSIM, WATEM, NRCS

Foloseste pentru predictia pierderii de sol pe eveniment pluviometric instalaţia IMERE, conceputa la ICDVV Valea Calugărească.

Estimarea riscului de producere al alunecărilor de teren se face folosind metode teoretice: metoda solului necoeziv, metoda solului coeziv la roca, metoda solurilor pentru care coeziunea devine foarte mica la imbibare cu apa, meoda taieturilor, metoda Fellenius, metoda Bishop, metoda pantei infinite şi cu programe de calculator bazate pe aceste metode.

Termenul în care se face aprecierea: pierderea anuală de sol la hectar

Termenul în care se face aprecierea: pierderea de sol la hectar pe eveniment (cu posibilitati de extindere)

Termenul in care se face aprecierea: factorul de stabilitate al masivului

Metoda poate indica unele dintre caile de rezolvare sau o alta decat cele de mai sus, dupa etapele de simulare (III) si de verificare experimentala (IV), in care pot interveni modificari si clarificari.

 

Metoda poate indica unele dintre caile de rezolvare sau o alta decat cele de mai sus, dupa etapele de simulare (III) si de verificare experimentala (IV), in care pot interveni modificari si clarificari.

Geometria pantelor se determina prin ridicări topografică sau prin metode GIS din arhiva de hărţi digitale.

Geometria pantelor se determina prin ridicări topografică sau prin metode GIS din arhiva de hărţi digitale.

Geometria pantelor se determina prin ridicări topografică sau prin metode GIS din arhiva de hărţi digitale.

Datele de calcul se iau din tabele, hărţi digitale de distribuţie spaţială, formule de calcul.

Datele de lucru se prelevează in teren în timpul experimentelor.

Datele de calcul se iau din tabele, hărţi digitale de distribuţie spaţială, formule de calcul.

Metoda mixta, teoretico – empirica, bazata pe convergenta rezultatelor, criteriu de selectie a cailor de rezolvare acceptate in metoda.

 

 

Aplicatie a metodelor de estimare a riscului de eroziune si alunecare de teren, simultan pentru aceeasi panta

Profilul pantei, variatia factorului de stabilitate sia a perderii anuale de sol la hectar.

 

Lucrări prezentate la manifestări ştiinţifice în cursul etapei a II-a

 

1)      Vasile Herea,, Petru Cârdei, Metoda teoretico-empirica de estimare a riscului de eroziune datorata apei pe terenuri in panta – simpozionul international INMATEH2008 -  III, bucureşti, 31 octombrie 2008, ISSN 1583 – 1019;

 

2)        Coţa Constantin, Cârdei Petru, Tehnologii antierozionale pentru culturile agricole pe terenuri in panta -  – simpozionul international INMATEH2008 -  III, bucureşti, 31 octombrie 2008; ISSN 1583 - 1019;

3)       Cârdei P., , C. Coţa, V. Muraru, Considerations about the geometry of the slope spoil profilation with the CPU tiller with OLAC working body, 7th International Symposium prospects for the 3rd millenium agriculture, october 2-4, 2008, University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine, Cluj-Napoca, buletin USAMV-CN 65(1-2)2008(-), print ISSN 1843-5246, electronic ISSN 1843-5386;

4)       Herea V., P. Cârdei , Raluca Sfîru, Experimental determination of the soil erosion measures, 7th International Symposium prospects for the 3rd millenium agriculture, october 2-4, 2008, University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine, Cluj-Napoca, buletin USAMV-CN 65(1-2)2008(-), print ISSN 1843-5246, electronic ISSN 1843-5386;

5)       Vasile Herea, Petru Cardei, Installation and procedure for slope erosion assessment, caused by the water action, in control rain, Simpozionul international  Engineering and management of sustainable developement in agriculture, transports and food industry, INMATEH 2008 – II, Bucuresti, 18 iulie 2008, ISSN 1583 - 1019;

6)       Coţa Constantin, Cârdei Petru, The influence of the soil profiling about the erosion of the slope soil row crop cultivated, Simpozionul international  Engineering and management of sustainable developement in agriculture, transports and food industry, INMATEH 2008 – II, Bucuresti, 18 iulie 2008, ISSN 1583 - 1019;

REZULTATE ETAPA III

 

In conformitate cu noul plan de realizare, aceasta etapa a avut ca obiectiv simularea preliminara a procesului de eroziune. Mai precis, obiectivul a fost determinarea celor mai bune modele matematice si programe software cu ajutorul carora se poate simula fenomenul de eroziune pe versanti datorita actiunii apei. Pentru selectie, rezultatele simularii au fost comparate cu rezultatele experimentale obtinute cu ajutorul instalatiei IMERE in etapa precedenta in zona viticola Valea Calugareasca, precum si cu hartile de eroziune pentru Europa, aflate in arhivele programelor de cercetare ale UE.

In acest scop INMA a dezvoltat activitatea de simulare folosind datele furnizate de parteneri (date caracteristice regimului pluvial, solului – ICDVV, date pedologice si informatii suplimentare despre harti de eroziune la nivel european, precum si date asupra unor metode moderne de simulare a procesului de eroziune-ICPA si clarificari asupra caracteristicilor numerice, definitiilor si estimarilor parametrilor modelelor hidraulice – UPB-CCEPM.

Ca urmare a testelor efectuate pe cazuri reale, a rezultat urmatoarea concluzie generala: modelul care a dat cele mai bune rezultate este modelul USLE, clasic sau in varianta originala propusa in forma divizata pe luni sau zile; un al doilea model cu rezultate satisfacatoare a fost modelul Sharma, model aditiv al procesului de eroziune; rezultate neconcludente au fost obtinute cu modelul si programul RUSLE 2, care nu permite modelarea in intregime a regimului climateric; rezultate de slaba calitate da modelul hidrologic folosit de programul WEPP si chiar modelul si programul WEPP (fig. C si D).

A fost selectat pentru metodologia finala modelul USLE clasic si in forma vectoriala cu divizare pe luni sau zile (fig. A si B).

Tot in cadrul lucrarilor acestei etape s-au mai obtinut rezultate fundamentale teoretice in ceea ce priveste influenta tasarii solului asupra procesului de eroziune provocat de apa si in legatura cu energia eroziva a picaturilor de apa.

 

A

B

C

D

 

REZULTATE IN CURS DE DEZVOLTARE:

 

1)      Cererea de brevet pentru instalatia mobila de estimare a riscului de eroziune (IMERE) estimata a se finaliza pana la sfarsitul lunii iulie 2009;

2)      Doua articole pentru simpzionul cu participare internationala USAMV Cluj-Napoca, 7-10 octombrie 2009;

3)      Teste finale ale metodelor si programelor de estimarea riscului de eroziune si teste ale modelelor pentru estimarea stabilitatii versantilor- se va finaliza in luna decembrie 2009;

4)      Observatii asupra deplasarii suprafetei versantilor pe teritoriul ICDVV.

 

REZULTATE ETAPA IV

 

Buget de stat

94719 lei

Cofinantare

0 lei

Precursori/rezultate intermediate

-       o cerere de brevet (instalatia IMERE cu tehnica de prelucrare a datelor),nr. cerere: 544/14.07.2009

-       metoda si tehnica de simulare experimentala a eroziunii;

-       metoda si tehnica mixta de estimare a riscului de eroziune pluviala, empirico-teoretica;

-       metoda teoretica de predictie a fenomenelor de eroziune pluviala pe terenuri in panta si a alunecarilor de teren – forma finala, introductibila in metodologie;

-       model matematic pentruproiectarea optimala a amenajarilor antierozionale prin profilarea pantelor (forma perfectionata a modelului din etapa 2);

        -   o metodologie (structura de baza)

Achizitii realizate

0 lei

Date pentru metodele empirica si mixta de estimare a riscului de eroziune.

Rezultate ale programului de prelucrare a datelor experimentale ale metodei empirice  pentru estimarea riscului de eroziune pluvial pe pante.

Algoritmul general al metodei teoretice de estimare a riscului de eroziune si a riscului de producere a alunecărilor de teren.

 

Calculul capacitatii de stocare in tehnologia antierozionala a culturii prasitoarelor.

Structura actual a Metodologiei de prognozare şi remediere a eroziunii pluviale şi alunecărilor de teren, MPREPAT.

 

Lista lucrarilor stiintifice elaborate in cadrul proiectului in primele patru etape.

1

C. Cota, Pirna I., Cardei P.

The influence of the soil profiling about the erosionof the slope soil row crop cultivated

Lucrari Stiintifice INMA, nr. 25, Bucuresti Iulie – 2008, p. 109 -115

2

V. Herea, Cardei P.

Installation and procedure for slope erosion assessment , caused by the water action, in control rain

Lucrari Stiintifice INMA, nr. 25, Bucuresti Iulie – 2008, p. 116 -123

3

V. Herea, Cardei P.

Theoretic and experimental method for assessment of the erosion risk, caused by the water action on the slope

Lucrari Stiintifice INMA, nr. 26, Bucuresti Octombrie– 2008, p

4

C. Cta, Cardei P.

Mechanization technologies for the hillslope crops

Lucrari Stiintifice INMA, nr. 26, Bucuresti Ioctombrie– 2008,

5

Cardei P. , C. Cota, V. Muraru

Consideration about the geometry of the slope soil  profilation with the CPU tiller with OLAC working body

Bulletin of University of agricultural sciences and veterinary medicine Cluj-Napoca, 2008, Volume 65 (2), p. 18-22

6

V. Herea, P. Cardei, Raluca Sfiru

Experimental determination of the soil erosion measures

Bulletin of University of agricultural sciences and veterinary medicine Cluj-Napoca, 2008, Volume 65 (2), p. 88-93

7

V. Herea, P. Cardei, V. Muraru, C. Muraru - Ionel

Experimental assessment of the soil hillslope losses by erosion caused by water action

Lucrari Stiintifice INMA, nr. 27, Bucuresti Ianuarie– 2009

8

P. Cardei, V. muraru, C. Muraru-Ionel, R. Sfiru, V. Herea

Hydrological models for the soil erosion phenomena caused by the water action on the hill slope

Lucrari Stiintifice INMA, nr. 27, Bucuresti Aprilie– 2009

9

P. Cardei, V. Herea

Practical and theoretical results of the experimental method for the assessment the erosion risck, using the imere installation

Prezentare Simpozion USAMV, Iasi,  mai2009; publicata : Lucrări ştiinţifice, anul II, vol. 52, Universitatea de stiinte agricole si medicina veterinara “Ion Ionescu de la Brad”, Iasi, Facutatea de Horticultura, ISSN 1454-7376

10

V. Herea, P. Cardei

A method for experimental assessment of hillslope soil erosion caused by water action

Prezentare Simpozion USAMV, Iasi,  mai2009

publicata : Lucrări ştiinţifice, anul II, vol. 52, Universitatea de stiinte agricole si medicina veterinara “Ion Ionescu de la Brad”, Iasi, Facutatea de Horticultura, ISSN 1454-7376

11

ISI

Cardei P., C. Cota, Cornelia Muraru-Ionel, Raluca Sfiru

estimating the efficiency of anti-erosion agricultural operation for the corn crop on the slopes

Bulletin of University of agricultural sciences and veterinary medicine Cluj-Napoca, 2009, Volume 66(2), p. 38-45

12

ISI

Cardei P., V. Herea, V. Muraru, Raluca Sfiru

Vector representation for the Soil Erosion Model USLE, a Point of View

Bulletin of University of agricultural sciences and veterinary medicine Cluj-Napoca, 2009, Volume 66(2), p. 46-53

13

ISI

Cardei P.

USLE soil erosion model from the experimental formulation to the formulation of the theoretical physics

Proceedings of the 2nd International Conference on Environmental  and Geological  Science and Engineering, , Brasov , 2009, p. 234 – 241, Published by WSEAS Press

14

ISI

Cardei P.

New forms and directions in mathematical modeling of pluvial erosion

WSEAS transactions on environment and development, wseas-cscc.blogspot.com/2009/10/wseas-transactions_20.html, Indexare ISI, ISSN 1790 : 5079

 

ETAPA V – Lucrari in desfasurare, rezultate curente

 

ICDVVeroziuneR.jpg

icdvv_alter_R.jpg