A wind tunnel experiment to explore the feasibility of using beryllium-7 measurements to estimate soil loss by wind erosion

2013 ◽  
Vol 114 ◽  
pp. 81-93 ◽  
Author(s):  
Ming-Yi Yang ◽  
Des E. Walling ◽  
Xi-Jun Sun ◽  
Feng-Bao Zhang ◽  
Bo Zhang
2018 ◽  
Vol 65 (8) ◽  
pp. 1049-1062 ◽  
Author(s):  
Zanyar Feizi ◽  
Shamsollah Ayoubi ◽  
Mohammad Reza Mosaddeghi ◽  
Ali Asghar Besalatpour ◽  
Mojtaba Zeraatpisheh ◽  
...  

2002 ◽  
Vol 82 (1) ◽  
pp. 85-95 ◽  
Author(s):  
Daniel R. Campbell ◽  
Claude Lavoie ◽  
Line Rochefort

Peatlands exploited for their peat by the method of milling are poorly recolonized by plants after the cessation of extraction activities, in part due to unstable peat substrates. Wind erosion has been suspected to play a role in this instability. Four studies were conducted to investigate the role of wind erosion on abandoned milled peatlands. A wind tunnel experiment was performed to evaluate the erodibility of dry, loose peat as a function of its degree of decomposition. A second wind tunnel experiment was conducted to determine how crusted peats differ in their resistance to erosion as a function of their degree of decomposition, without the input of abraders. Third, wind profiles were measured in milled, revegetated and natural peatlands in southeastern Québec to determine their aerodynamic roughness length. Finally, field measurements were made at three abandoned milled peatlands through two field seasons to characterize substrate stability and particle movement. In the wind tunnel, the erodibility of loose surface peat decreased with increasing decomposition and was predicted by their equivalent diameter to mineral particles 0.84 mm in diameter. However, once surface crusts formed, peats were all resistant to erosion. Surfaces of abandoned milled peatlands were aerodynamically smooth; therefore, exposed surface elements are subject to strong erosive forces during wind events. The greatest subsidence on abandoned milled peatlands occurred in the spring, prior to the surface movement of particles. Erosion during the summer could not be clearly detected. The instability of the peat surface remains a constraint for the restoration of abandoned milled surfaces. Key Words: Peat, cutover peatland, wind erosion, soil crust, roughness length, soil stability


Agronomy ◽  
2021 ◽  
Vol 11 (5) ◽  
pp. 935
Author(s):  
Gábor Négyesi ◽  
Szilárd Szabó ◽  
Botond Buró ◽  
Safwan Mohammed ◽  
József Lóki ◽  
...  

In both arid and semiarid regions, erosion by wind is a significant threat against sustainability of natural resources. The objective of this work was to investigate the direct impact of various soil moisture levels with soil texture and organic matter on soil crust formation and evaporation. Eighty soil samples with different texture (sand: 19, loamy sand: 21, sandy loam: 26, loam: 8, and silty loam: 6 samples) were collected from the Nyírség region (Eastern Hungary). A wind tunnel experiment was conducted on four simulated irrigation rates (0.5, l.0, 2.0, and 5.0 mm) and four levels of wind speeds (4.5, 7.8, 9.2, and 15.5 m s−1). Results showed that watering with a quantity equal to 5 mm rainfall, with the exception of sandy soils, provided about 5–6 h protection against wind erosion, even in case of a wind velocity as high as 15.5 m s−1. An exponential connection was revealed between wind velocities and the times of evaporation (R2 = 0.88–0.99). Notably, a two-way ANOVA test revealed that both wind velocity (p < 0.001) and soil texture (p < 0.01) had a significant effect on the rate of evaporation, but their interaction was not significant (p = 0.26). In terms of surface crusts, silty loamy soils resulted in harder and more solid crusts in comparison with other textures. In contrast, crust formation in sandy soils was almost negligible, increasing their susceptibility to wind erosion risk. These results can support local municipalities in the development of a local plan against wind erosion phenomena in agricultural areas.


2021 ◽  
Vol 9 ◽  
Author(s):  
Qiang Li ◽  
Furen Kang ◽  
Zheng Zhang ◽  
Chunyan Ma ◽  
Weige Nan

Plant residual is of great importance in retarding soil wind erosion in the agro-pastoral ecotone. However, few studies have determined the effects of sand plant residual on wind erosion resistance. Based on field surveys, the influences of Salix residual biomass of 200, 400, 600, and 800 g m−2, soil incorporated with a residual thickness of 0.5, 1.0, and 2.0 cm, and typical proportion of residual branches and leaves (2:1, 1:1, and 1:2) on wind erosion resistance were investigated using a simulated wind tunnel. The results showed the following: 1) The soil loss amount ranged from 1.56 to 40.8 kg m−2 as Salix residual biomass decreased from 800 to 0 g m−2, with a critical residual biomass value of 400 g m−2. 2) As the thickness of soil-incorporated residual increased, the soil loss amount reduced rapidly, especially for 0–9 cm above the surface accounting for 84.6% of the total. 3) Salix branch residual is more important in resisting soil wind erosion as compared with its leaves. This kind of study may provide theoretical explanations for the optimal reconstruction of sandy vegetation in the northern wind-sand regions.


Soil Research ◽  
1990 ◽  
Vol 28 (4) ◽  
pp. 609 ◽  
Author(s):  
PA Findlater ◽  
DJ Carter ◽  
WD Scott

This paper presents a simple physical model which assumes that the loss of soil is proportional to the fraction of the uncovered ground, when the aerodynamic roughness is small. Integration shows that the total soil loss decreases exponentially with the fraction of ground covered. The model is compared with the soil flux generated in a portable wind tunnel over prostrate lupin residues and results from other studies. The data are well described by the model. Unexpectedly, the same data seem to predict soil fluxes that are not necessarily proportional to the cube of the excess wind speed above the threshold level.


2021 ◽  
Author(s):  
Károly Tatárvári ◽  
Attila Piros

&lt;p&gt;Fuzzy logic is often used for calculation and simulation of real environmental situations. Wind erosion can often be complex, and from various erosion situations it is one of the hardest to be calculated and exactly described. In our research, we based the structure of the fuzzy system on the soil loss of six soils with different mechanical compositions measured in wind channels. Measurement of soil loss in four wind speed ranges during soil channel testing of soils. During the wind tunnel analysis of the soils, the topsoil loss was measured in four wind speed ranges (I. 11,2-11,6 m/s; II. 12.5-13.3 m/s, III. 14.4-14.7 m/s, IV. 15.5-15.7 m/s) on six soils with different mechanical compositions (four sand and two clayey sand soil). The mathematical model programmed and built up in MATLAB, this mamdani type fuzzy evaluation system uses two input parameters wind speed and ErosionFactor. The mathematical model requests the soils mechanical composition and identifies it based on the USDA triangle diagram. Many mathematical methods applicable to fine tune a fuzzy system. We have chosen the method of exhaustive design to cover the whole parameter space. The mathematical model calculated the soil loss. Model runs were also performed with the SWEEP model according to the soils examined in the wind tunnel. Based on our results, we found that using our fuzzy mathematical model, we obtained estimated soil loss values similar to the SWEEP model compared to the soil loss measured in the wind tunnel. However, it should be noted that the USDA SWEEP model requires a much larger amount of data to estimate the extent of soil loss caused by a wind erosion damage event.&lt;/p&gt;


2011 ◽  
Vol 60 (1) ◽  
pp. 87-102 ◽  
Author(s):  
Andrea Farsang ◽  
József Szatmári ◽  
Gábor Négyesi ◽  
Máté Bartus ◽  
Károly Barta

Összefoglalva megállapítható, hogy nagyobb szélsebesség hatására több talajanyag erodálódott, és ezzel együtt megnőtt az áthalmozott tápanyag mennyisége is. Minden vizsgált szélsebesség esetében a szélerózió következtében 3–7%-kal megnőtt az 1 mm és annál nagyobb szemcsék, illetve aggregátumok aránya a kiindulási talajanyag felső 0–1 cm-es rétegében. A finomabb szemcse-, illetve aggregátum-átmérők esetén a fújatást követően csökkenést tapasztaltunk. A leginkább a 315 μm és az annál kisebb szemcsék aránya csökkent, átlagosan 1–2%-kal. A minták kémiai és fizikai elemzéseiből megállapítható, hogy a láda utáni humuszosabb, aggregátumosabb szerkezetű minták N-tartalma nagyobb, mint az alapmintáé. A fogók mintáiban nem tapasztaltunk feldúsulást egy vizsgált elem esetében sem, a fogókban összegyűlt talajanyag kálium- és foszfortartalma is kisebb volt, mint az alapmintáé. Ennek oka, hogy az itt csapdázódott üledékben kisebb a tápanyag-megkötődés helyéül szolgáló leiszapolható rész aránya, mint a kiindulási talajanyagban. A vizsgálatainkból látszik, hogy a szélerózió hatására a lebegtetve, illetve ugráltatva áthalmozott talajszemcsékkel és aggregátumokkal szállított humusz 500–3500 kg/ha nagyságrendben mozoghat a vizsgált csernozjom területen akár egyetlen szélesemény hatására is. A kálium-áthalmozódás mértéke elérheti a 100 kg/ha értéket, a foszforé a 70 kg/ha-t, a nitrogénveszteség mértéke pedig akár 200–300 kg/ha is lehet egy szélesemény alkalmával. E tápanyagmennyiség nagy része több száz méter, de akár kilométeres távolságokra is távozhat a területről. Az általunk végzett szélcsatornás vizsgálatok eredményei becslésnek tekinthetők, hiszen vizsgálatunk során növénymaradvány-mentes, szitált és légszáraz talajanyaggal dolgoztunk. A szitálás eredményeként csupán a 2 mm-es és annál kisebb aggregátumok maradtak meg, ami azonban az intenzív művelés alá vont, porosodott, leromlott szerkezetű talajfelszín körülményeit jól közelíti. Ugyanakkor a természetben zajló széleróziós eseményeknek a szélcsatorna-kísérlet csak leegyszerűsített modellváltozata, hiszen az általunk szimulált szélesemények 15 percig tartottak, s nem tudtunk széllökéseket előállítani, melyek a széleróziós események alakulásában nagy jelentőségűek. Ennek tudatában kell a kapott eredményeket értékelni, mégis érdemes velük foglalkozni. A terepi mérésekkel szemben a szélcsatornában végzett vizsgálatoknak éppen az a legfontosabb előnye, hogy ellenőrzött, kontrollált körülmények között végezzük a méréseket, így rengeteg olyan szempontot meg tudunk vizsgálni, amit terepi mérésekkel lehetetlen lenne. Ilyen szempontok a pontos szélsebesség és szélirány hatása, az erodált felület nagysága és tulajdonságai. Kutatásunk következő lépése a szélcsatornás kísérletekkel vizsgált mintaterületeken terepi, mobil szélcsatornás vizsgálatok végzése, valamint terepi üledékcsapdák elhelyezésével a valós szélesemények által elszállított talaj mennyiségének és minőségének meghatározása. Célunk mind pontosabb képet alkotni a hazai jó minőségű csernozjom talajok szélerózió okozta tápanyagveszteségének mértékéről. A mezőgazdasági művelés alatt álló csernozjom területek feltalajában a tápanyag és szerves anyag szélerózió útján történő mozgási törvényszerűségeinek feltárása több szempontból is hasznos: segítséget jelent a területi tervezésben, a defláció szempontjából optimális területhasználat és művelési módok meghatározásában. Képet kapunk arról, hogy a legnagyobb gazdasági potenciállal rendelkező termőtalajunk milyen veszélyeknek van kitéve, s hogy a nem megfelelő időben, nem megfelelő nedvességviszonyok mellett történő talajművelés következtében kialakuló szerkezetromlás (porosodás) miatti deflációs károk milyen tápanyagveszteséggel járhatnak együtt.


2007 ◽  
Vol 94 (2) ◽  
pp. 269-282 ◽  
Author(s):  
C ZHANG ◽  
X ZOU ◽  
P YANG ◽  
Y DONG ◽  
S LI ◽  
...  

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document