Erodovatelnost spraše a sprašových půd a vývoj pipingových kanálů: erozní a stabilizační faktory

Abstract

The formation of piping conduits in the loess, which covers approximately 10% of the Earth's land surface, is an important land degradation process that can lead to sinkholes and gullies, but the mechanisms of sediment detachment from conduit walls are not yet fully understood. The loess has considerable strength, reflected in its ability to maintain stable vertical walls several tens of meters high, while it is also susceptible to rapid erosion, particularly during heavy rainfall. An important factor affecting the susceptibility of loess to the formation and expansion of piping conduits is its cohesion. Key factors affecting cohesion include soil organic carbon (SOC), Fe and Al oxides and hydroxides, particle size distribution, biological activity and porosity. Experiments have demonstrated that unconfined loess samples disintegrate rapidly after water flooding due to air slaking. Therefore, to study the effect of eliminating different sources of cohesion, a method of stabilizing the loess cubes with compacted sand was developed. Leaching experiments have shown that the removal of SOC and oxides and hydroxides of Fe and Al significantly reduces the strength of the loess and thus increases the susceptibility to erosion. To simulate and study erosion mechanisms and piping conduit widening, a method...

Vznik pipingových kanálů ve spraši, která pokrývá přibližně 10 % povrchu souše na Zemi, je významným procesem degradace půdy, který může vést ke vzniku propadů a strží, avšak mechanismy oddělování sedimentů od stěn kanálů nejsou dosud dostatečně prozkoumány. Spraš vykazuje jak značnou pevnost, která se projevuje její schopností udržovat stabilní i několik desítek metrů vysoké svislé stěny, tak i náchylnost k rychlé erozi, zejména při přívalových deštích. Důležitým faktorem, který ovlivňuje náchylnost spraše a sprašových hlín ke vzniku a rozšiřování pipingových kanálů je její soudržnost. Mezi klíčové faktory ovlivňující soudržnost patří půdní organický uhlík (SOC), oxidy a hydroxidy Fe a Al, distribuce velikosti částic, biologická aktivita a pórovitost. Experimenty ukázaly, že se nestabilizované vzorky spraše po zaplavení vodou rychle rozpadají vlivem vzdušného slakingu. Pro studium vlivu vyloužení různých zdrojů soudržnosti proto byla vyvinuta metoda stabilizace kostek spraše zhutněným pískem. Loužicí experimenty ukázaly, že odstranění SOC a oxidů a hydroxidů Fe a Al výrazně snižuje pevnost spraše a tím zvyšuje náchylnost k erozi. Pro simulaci a studium mechanismů eroze a rozšiřování pipingových kanálů byla vyvinuta metoda stabilizace bloků spraše pomocí betonových rámů. Erozní experimenty na...