RAS BiologyПочвоведение Eurasian Soil Science

  • ISSN (Print) 0032-180X
  • ISSN (Online) 3034-5618

Methodological Aspects of Studying Soil Erodibility Using Washout Technique

PII
10.31857/S0032180X24070081-1
DOI
10.31857/S0032180X24070081
Publication type
Article
Status
Published
Authors
Volume/ Edition
Volume / Issue number 7
Pages
1034-1044
Abstract
The experimental assessment of soil erodibility using the methodology of washing out model samples with a water stream at different installations (hydraulic flume, jet unit, and water tunnel) that were carried out earlier, usually produced a high variability of results. The intension to decrease this variability resulted in a development of a new horizontal approach to samples formation, which differed from the previous one by loading the sample through a removable side wall of the horizontally placed cartridge. The layered loading and compaction remained the same. The normal positioning of sample layers against the flow compared to the parallel positioning practiced earlier allowed to reach a more uniform sample resistance to the flow. The use of the “Poseidon” measuring unit developed to define mean depth of the wave flow, allowed to not only to increase many-fold the number of measurements of washout intensity during the experiment (from 1 to 14–15), but also to assess the quality of sample preparation, which increased precision and accuracy of the study. It has been determined that the percentage standard deviation for erodibility was almost always lower with the horizontal loading compared to the vertical one both between and within the series (13 and 12% on average respectively).
Keywords
интенсивность смыва монофракционные почвы способы формирования образца почв измерительное устройство “Посейдон” агросерая среднесуглинистая почва (Greyic Phaeozem) агрочернозем глинисто-иллювиальный легкоглинистый (Luvic Chernozem (Pachic))
Date of publication
15.07.2024
Year of publication
2024
Number of purchasers
0
Views
47

References

  1. 1. Бастраков Г.В. Эрозионная устойчивость рельефа и противоэрозионная защита земель. Брянск: Изд-во БГПИ, 1994. 260 с.
  2. 2. Бушуева О.Г., Горобец А.В., Добровольская Н.Г., Краснов С.Ф., Литвин Л.Ф. Экспериментальная оценка противоэрозионной стойкости агропочв лесостепи // Маккавеевские чтения – 2022. Сб. матер. М.: Географический факультет МГУ, 2023. С. 50–59.
  3. 3. Горобец А.В., Краснов С.Ф., Митюхина Н.В., Бушуева О.Г. Использование электроконтактного уровнемера для определения отметки поверхности мелководных бурных потоков // Маккавеевские чтения – 2013. Сб. матер. М.: Географический факультет МГУ, 2014. С. 95–101.
  4. 4. Кузнецов М.С. Противоэрозионная стойкость почв. М.: Изд-во МГУ, 1981. 135 с.
  5. 5. Ларионов Г.А., Бушуева О.Г. Добровольская Н.Г., Кирюхина З.П., Краснов С.Ф., Литвин Л.Ф., Муракаев Р.Р. Определение гидрофизических параметров почвы в модели эрозии // Почвоведение. 2010. № 4. С. 488–494.
  6. 6. Ларионов Г.А., Краснов С.Ф. Вероятностная модель размыва почв и связных грунтов // Почвоведение. 2000. № 2. С. 235–242.
  7. 7. Ларионов Г.А., Краснов С.Ф., Литвин Л.Ф., Горобец А.В. Основы эрозии и оценка эродируемости почв (теория, эксперимент). М.: Географический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, 2022. 167 с.
  8. 8. Ларионов Г.А., Краснов С. Ф., Литвин Л.Ф., Горобец А.В. Эродируемость почвы (факторы, теория, эксперименты) // Эрозия почв и русловые процессы. Тр. науч.-исслед. лаборатории эрозии почв и русловых процессов им. Н.И. Маккавеева. Вып. 22. М.: Географический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, 2022. С. 6–37.
  9. 9. Ларионов Г.А., Краснов С.Ф., Литвин Л.Ф., Горобец А.В., Кобыльченко (Куксина) Л.В., Крючков Н.Р. Экспериментальная оценка механизма размыва в начальной стадии формирования оврага // Геоморфология и палеогеография. 2023. Т. 54. № 2. С. 97–104. https://doi.org/10.31857/S2949178923010085
  10. 10. Лисецкий Ф.Н., Светличный А.А., Черный С.Г. Современные проблемы эрозиоведения. Белгород: Константа, 2012. 456 с.
  11. 11. Мирцхулава Ц.Е. Инженерные методы расчета и прогноза водной эрозии. М.: Колос, 1970. 240 с.
  12. 12. Холодов В.А., Ярославцева Н.В. Агрегаты и органическое вещество почв восстанавливающихся ценозов. М.: ГЕОС, 2021. 120 с.
  13. 13. Al-Madhhachi A.T., Fox G.A., Hanson G.J., Tyagi A.K., Bulut R. Mechanistic detachment rate model to predict soil erodibility due to fluvial and seepage forces // J. Hydraul. Eng. 2014. V. 140. P. 1–10. https://doi.org/10.1061/ (ASCE)HY.1943-7900.0000836
  14. 14. Choo H., Zhao Q., Burns S.E., Sturm T.W., Hong S.H. Laboratory and theoretical evaluation of impact of packing density, particle shape, and uniformity coefficient on erodibility of coarse-grained soil particles // Earth Surf. Process. Landforms. 2020. V. 45. P. 1499–1509. https://doi.org/10.1002/esp.4825
  15. 15. Crowley R.W., Robeck C., Thieke R.J. Computational modeling of bed material shear stresses in piston-type erosion rate testing devices // J. Hydraul. Eng. ASCE. 2014. V. 140. № 1. P. 24–34. https://doi.org/10.1061/ (ASCE)HY.1943-7900.0000797
  16. 16. Foster G.R. Modeling the erosion process // Hydrologic Modeling of Small Watersheds. ASAE Monograph No. 5. ASAE, St. Joseph, MI. 1982. P. 297–380.
  17. 17. Haddadchi A., Rose C.W., Olley J.M., Brooks A.P., McMahon J., Pietsch T. An alternative method for interpreting JET erosion test (JET) data: P. 2. Application // Earth Surf. Process. Landforms. 2017. V. 43. № 3. P. 743–754. https://doi.org/10.1002/esp.4270
  18. 18. Hanson G.J., Cook K.R. Apparatus, test procedures, and analytical methods to measure soil erodibility in situ // Applied Engineering in Agriculture. American Society of Agricultural Engineers. 2004. V. 20. № 4. P. 455–462. https://doi.org/10.13031/2013.16492
  19. 19. Hanson G.J., Hunt S.L. Lessons learned using laboratory JET method to measure soil erodibility of compacted soils // Appl. Eng. Agric. 2007. V. 23. № 3. P. 305–312. https://doi.org/10.13031/2013.22686
  20. 20. Kimiaghalam N., Clark S.P., Ahmari H. An experimental study on the effects of physical, mechanical, and electrochemical properties of natural cohesive soils on critical shear stress and erosion rate // Int. J. Sediment Res. 2016. V. 31. № 1. P. 1–15. https://doi.org/10.1016/j.ijsrc.2015.01.001
  21. 21. Knapen A., Poesen J., Govers G., Gyssels G., Nachtergaele J. Resistance of soils to concentrated flow erosion: A review // Earth-Science Reviews. 2007. V. 80. P. 75–109. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2006.08.001
  22. 22. Li M., Liu Q., Zhang H., Wells R.R., Wang L., Geng J. Effects of antecedent soil moisture on rill erodibility and critical shear stress // Catena. 2022. V. 216. № 106356. P. 1−10. https://doi.org/10.1016/j.catena.2022.106356
  23. 23. Moragoda N., Kumar M., Cohen S. Representing the role of soil moisture on erosion resistance in sediment models: challenges and opportunities // Earth-Science Reviews. 2022. V. 229. № 104032. P. 1−16. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2022.104032
  24. 24. Nearing M.A., Bradford J.M., Parker S.C. Soil detachment by shallow flow at low slopes // Soil Sci. Soc. Am. J. 1991. V. 55. № 2. P. 339–344. https://doi.org/10.2136/sssaj1991.03615995005500020006x
  25. 25. Nguyen V.-N., Courivaud J.-R., Pinettes P., Souli H., Fleureau J.-M. Using an improved jet-erosion test to study the influence of soil parameters on the erosion of a silty soil // J. Hydraul. Eng. 2017. V. 143 (8). P. 04017018. https://doi.org/10.1061/ (ASCE)HY.1943-7900.0001305
  26. 26. Song Y., Liu L., Yan P., Cao T. A review of soil erodibility in water and wind erosion research // J. Geogr. Sci. 2005. V. 15. № 2. P. 167–176. https://doi.org/10.1007/BF02872682
  27. 27. Wan C.F., Fell R. Investigation of rate of erosion of soils in embankment dams // J. Geotech. Geoenviron. Eng. ASCE. 2004. V. 130. № 4. P. 373–380. https://doi.org/10.1061/ (ASCE)1090-0241(2004)130:4(373)
QR
Translate

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library