Academic Journal
Study of water erosion in a ravine catchment: radiocesium method and GIS
| Τίτλος: | Study of water erosion in a ravine catchment: radiocesium method and GIS |
|---|---|
| Πηγή: | Hydrosphere. Hazard processes and phenomena; Vol. 7 No. 1 (2025): Hydrosphere. Hazard processes and phenomena; 89-102 Гидросфера. Опасные процессы и явления; Том 7 № 1 (2025): Гидросфера. Опасные процессы и явления; 89-102 |
| Στοιχεία εκδότη: | Для почтовых отправлений: 199155 Санкт-Петербург, а/я 136, Редакция журнала «Гидросфера. Опасные процессы и явления» / For mail: 199155 St. Petersburg, PO Box 136 Editorial Board of the «Hydrosphere. Hazardous processes and phenomena»., 2025. |
| Έτος έκδοσης: | 2025 |
| Θεματικοί όροι: | profile curvature, водосборы ложбин, ravine catchment, профильная кривизна, цезий-137, интенсивность смыва почвы, soil runoff intensity, sediment delivery, балочный водосбор, catchment area, космические снимки сверхвысокого разрешения, доставка наносов, caesium-137, hollow catchments, площадь сбора, very high resolution satellite images |
| Περιγραφή: | The article presents the estimation results for the soil runoff intensity observed due to water erosion in the experimental drainage basin of the ravine with an area of 135,000 sq. m. The experimental area is located within the basin of the Sukhaya Orlitsa River (a left tributary of the Oka River located within the Oryol region of the Russia). Gray forest soils of a 1110 kg/cu. m. density are common in the catchment area. A computation method for soil runoff observed due to water erosion is proposed, it is based upon the use of the properties of Chernobyl origin Caesium-137 that is able to mark soil with varying washout degree. The computational equations based upon the specific radioactivity of Caesium-137 (predictant), the catchment area and the profile curvature (predictors) were developed for eleven particular micro–catchments of ancient ravines and temporal streams (computational zones). The detected dependences are based upon more than 400 measurement of the Chernobyl origin Caesium-137 specific radioactivity at the sampling plots. Soil sampling was carried out from an arable horizon of 0–25 cm along the catenae located along the slope. The results of in situ measurements conducted from 2010 to 2024 were used. The digital elevation model (DEM) was produced from a 1:10,000 scale topographic data. Geomorphometric topography relief indicators (catchment area and profile curvature) were mapped using the DEM data and tools of the SAGA GIS software. The computational equations developed by the authors formed the basis for a soil runoff gridded map production. The maximum value of soil runoff estimated within the study area reached more than 20 tons/ha per year. Data on the delivery intensity of washed-out soil material collected in the drainage basin of the ravine (1.5–2.0 tons/ha per year) are presented. Exceeding by 20 times in the locally detected values of the soil runoff intensity compared to the intensity of soil runoff from the entire catchment area (calculated using the soil-morphological method) indicates the need for additional studies to clarify the location of areas of intra-slope accumulation of soil material. The accumulation areas can be marked by negative values of the profile curvature of the topography relief. The values of the profile curvature, which can be considered as marking accumulation zones on the profile curvature map is debatable (unresolved for today). It is assumed that the accumulation zones will include sections of the sloping surface located in places with positive but low values of the profile curvature in future studies. The practical significance of the study is composed of the first-time obtaining of a spatial distribution map showing spatial differentiation of the water erosion intensity in a small catchment area in the upper Oka basin. В статье излагаются результаты расчета интенсивности смыва почвы вследствие водной эрозии на водосборе балки площадью 135000м2. Предложена методика расчета смыва почвы, основанная на использовании свойств цезия-137 чернобыльского происхождения маркировать почву разной степени смытости. Расчетные уравнения, основу которых составили удельная активность цезия-137 (предиктант), площадь сбора и профильная кривизна (предикторы) разработаны для одиннадцати частных микроводосборов (расчетных участков). Предложена точечная карта интенсивности смыва почвы для изучаемого водосбора. Максимальные значения смыва на карте достигают более 20 тонн/га в год. Приводятся данные по интенсивности доставки смытого почвенного материала с водосборной поверхности ложбины в балку (1,5–2,0 тонн/га год). Превышение в 20 раз точечных значений интенсивности смыва почвы над интенсивностью смыва почвы со всего водосбора свидетельствует о необходимости проведения дополнительных исследований по уточнению местоположения участков внутрисклоновой аккумуляции смываемого почвенного материала. Места аккумуляции маркируются отрицательными значениями профильной кривизны. В дальнейших исследованиях предполагается в зоны аккумуляции включать участки склоновой поверхности, расположенные в местах с положительными, но невысокими значениями профильной кривизны. Практическое значение исследования – землепользователи впервые получили карту пространственного распределения участков разной интенсивности протекания водной эрозии на малом водосборе в бассейне верхней Оки. |
| Τύπος εγγράφου: | Article |
| Περιγραφή αρχείου: | application/pdf |
| Γλώσσα: | Russian |
| ISSN: | 2686-7877 |
| DOI: | 10.34753/hs.2025.7.1.89 |
| Σύνδεσμος πρόσβασης: | https://hydro-sphere.ru/index.php/hydrosphere/article/view/268 |
| Αριθμός Καταχώρησης: | edsair.issn26867877..b0a7c8030acfb1c4b5da15990cbdd15f |
| Βάση Δεδομένων: | OpenAIRE |
| ISSN: | 26867877 |
|---|---|
| DOI: | 10.34753/hs.2025.7.1.89 |