Razvoj metodologije za identifikaciju erozionih područja kao element sistema u prevenciji bujičnih poplava

Abstract

Erozija zemljišta se javlja kao najrasprostranjeniji oblik degradacije ovog dragocenog resursa, na različitim prostornim nivoima, koji dovodi do smanjenja produktivnosti, narušavanja kvaliteta ekosistemskih usluga i stvaranja uslova za pojavu bujičnih poplava. Na taj način, ovaj proces ima negativan uticaj na kvalitet životne sredine, socijalni ali i ekonomski status stanovništva određenog područja. Dosadašnja istraživanja erozionih procesa na teritoriji Republike Srbije ukazuju da je gotovo 90 posto teritorije zahvaćeno različitim formama degradacionih procesa. Bujične poplave, kao hidrološki fenomen, predstavljaju najčešću i najrasprostranjeniju prirodnu katastrofu na globalnom nivou. Karakteriše ih iznenadna pojava maksimalnih proticaja, sa velikom koncentracijom čvrste faze i naglašen destruktivni potencijal. Na području Srbije, bujične poplave predstavljaju najčešću prirodnu nepogodu, posebno u brdsko-planinskim predelima, sa čestim ljudskim žrtvama, velikim materijalnim štetama u urbanizovanim i ruralnim sredinama. Konglomerat procesa erozije zemljišta i formiranja oticaja predstavlja složen interaktivni sistem, sa dinamičnim faktorima koji se menjaju kroz prostornu i vremensku dimenziju. Modeli za procenu gubitaka zemljišta i potencijala za formiranje površinskog oticaja, predstavljaju važan instrument za sagledavanje stepena degradacije. Osnovni cilj disertacije jeste identifikacija elementarnih erozionih površina, odnosno, erozionih područja, što omogućuje determinaciju prostora koji poseduje katalizatorski efekat za nastanak brzog površinskog oticaja, odnosno, bujičnih poplava. Analiza erozionih procesa, na osnovu koje se generiše slika prostorne distribucije gubitaka zemljišta, je obavljena za šire i uže područje istraživanja. Šire istraživano područje obuhvata sistem bujičnih slivova ukupne površine 1.085,80 km2, koji su povezani sa područjem opštine Krupanj. Uže istraživano područje predstavlja prostor opštine Krupanj (340,47 km2), koja je osnovna teritorijalna jedinica sa primarnim nadležnostima lokalne samouprave u domenu kontrole erozionih procesa i prevencije bujičnih poplava. Prirodne karakteristike, klimatski uslovi i razvijena hidrografska mreža na široj teritoriji opštine Krupanj, ukazuju na značajan potencijal za genezu bujičnih poplava, što je i empirijski potvrđeno katastrofalnim poplavama tokom maja 2014. godine. Identifikacija erozionih područja izvršena je na administrativnoj teritoriji opštine Krupanj. Upotrebljeni su Metod potencija erozije (MPE) i Revidirana univerzalna jednačina gubitaka zemljišta (RUSLE), kao relevantni sistemi postupaka za procenu intenziteta erozije zemljišta. Osetljivost istraživanog područja na genezu površinskog oticaja je utvrđena korišćenjem SCS metode. Na osnovu dobijenih rezultata, predložena je savremena, integralna metodologija za identifikaciju erozionih područja, koja podrazumeva više faznih postupaka, čijom realizacijom se kreiraju dve baze podataka: nulta i operabilna. Krajnji rezultat jeste identifikacija “kritičnih” zona u brdsko-planinskim predelima, sa izdvojenim elementarnim erozionim površinama (EEP), koje predstavljaju izvorišne zone erozionog materijala i brzog površinskog oticaja. Njihova prostorna zastupljenost na nivou većem od 5 posto površine predmetnog sliva, uz intenzitet erozije iskazan gubicima zemljišta koji su veći od 5 t·ha-1·god-1, uspostavlja kriterijum za determinaciju erozionog područja (EP). Rezultati istraživanja pokazuju da su erozijom najugroženije površine na kojima se odvija poljoprivredna proizvodnja, dok su najmanje ugrožena područja obrasla četinarskim šumama. Primenjeni metodološki pristup pruža realan uvid u prostornu rasprostranjenost, kao i stepen degradacije prostora na široj i užoj teritoriji opštine Krupanj. Identifikacija elementarnih erozionih površina/područja predstavlja početni korak u primeni mera integralnog planiranja u cilju zaštite od erozionih procesa i prevencije bujičnih poplava.

Soil erosion occurs as the most widespread degradation form of this valuable resource at different spatial levels, and leads to reduced productivity, impaired quality of ecosystem services and the creation of conditions for torrential floods. Thus, this process has a negative impact on the quality of the environment, as well as on the social and economic status of the population of a particular area. Previous research on erosion processes on the territory of the Republic of Serbia indicates that almost 90 of the territory is affected by various forms of degradation processes. Torrential floods, as a hydrological phenomenon, represents the most common and widespread natural disaster on a global level. They are characterized by the sudden appearance of maximum flows, with a high concentration of solid phase and pronounced destructive potential. Torrential floods are the most common natural disaster in Serbia, especially in hilly and mountainous areas, with frequent human casualties, and significant economic damage in urban and rural areas. The conglomerate of the process of soil erosion and runoff formation is a complex interactive system, tin combination with dynamic factors that are changeable through the spatial and temporal dimension. Models for estimating soil losses and the potential for surface runoff formation are an important tool for assessing the degree of degradation. The main objective of the dissertation is the identification of elementary erosion surfaces, i.e. erosion areas, which enables the determination of the space that has a catalytic effect for the occurrence of rapid surface runoff, i.e. torrential floods. The analysis of erosion processes, as the basis for generation of image of the spatial distribution of soil losses, was performed for a wider and narrower research area. The wider research area includes a system of torrential basins with a total area of 1,085.80 km2, which are connected to the area of Krupanj municipality. The narrower research area represents the area of the municipality of Krupanj (340,47 km2), which is the basic territorial unit with the primary competences of local self-government in the field of erosion control and prevention of torrential floods. Natural characteristics, climatic conditions and the developed hydrographic network on the wider territory of the municipality of Krupanj, indicate a significant potential for the genesis of torrential floods, which is empirically confirmed by the catastrophic floods during May, 2014. Identification of erosion areas was performed within the administrative territory of the municipality of Krupanj. The Erosion Potential Method (EPM) and the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE) were used as relevant systems of procedures for estimating the intensity of soil erosion. The sensitivity of the research area to the genesis of surface runoff was determined using the SCS method. Based on the obtained results, a modern, integral methodology for the identification of erosion areas has been proposed. It implies several phased procedures, which implementation creates two databases: zero and operable. The end result is the identification of “critical” zones in hilly and mountainous areas, with isolated elementary erosion areas (EEAs), that represents source zones of erosion material and rapid surface runoff. Their spatial representation at the level of more than 5 of the area of researched basin, with the intensity of erosion expressed by soil losses greater than 5 t · ha-1 · year-1, establishes the criterion for determining the erosion area (EA). The research results show that the most endangered areas by erosion, are areas for agricultural production, while the least endangered areas are those overgrown with coniferous forests. The applied methodological approach provides a realistic insight into the spatial distribution, as well as the degree of degradation of area in the wider and narrower territory of the municipality of Krupanj. Identification of elementary erosion surfaces/areas is the initial step in the implementation of measures of integrated planning, for protection against erosion processes and prevention of torrential floods.