DIN 19708-2005 Soil quality - Predicting soil erosion by water by means of ABAG《土质 通过ABAG法预测水对土壤的侵蚀》.pdf

1、Februar 2005DEUTSCHE NORM Normenausschuss Wasserwesen (NAW) im DINPreisgruppe 12DIN Deutsches Institut f r Normung e.V. Jede Art der Vervielf ltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut f r Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 13.080.40B1N 9604372www.din.deXDIN 19708Bo

2、denbeschaffenheit Ermittlung der Erosionsgef hrdung von B den durch Wasser mit Hilfe der ABAGSoil quality Predicting soil erosion by water by means of ABAGQualit du sol Prvision de l rosion du sol par l eau avec l aide de ABAGAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlinwww.beuth.de

3、Gesamtumfang 25 SeitenDIN 19708:2005-022InhaltSeiteVorwort . 41 Anwendungsbereich 42 Normative Verweisungen. 43 Begriffe 54 Durchfhrung 64.1 Allgemeines. 64.2 Berechnung des R-Faktors 84.3 Berechnung des K-Faktors 94.3.1 Allgemeines. 94.3.2 Ermittlung des bodenartabhngigen Anteils am K-Faktor. 104.3

4、.3 Ermittlung des humusgehaltsabhngigen Anteils am K-Faktor 114.3.4 Ermittlung des grobbodenbedeckungsabhngigen Anteils am K-Faktor 114.3.5 Ermittlung des aggregatgrenabhngigen Anteils am K-Faktor. 124.3.6 Ermittlung des wasserdurchlssigkeitsabhngigen Anteils am K-Faktor . 124.4 Berechnung des S-Fak

5、tors 134.5 Berechnung des L-Faktors 134.6 Ermittlung des C-Faktors. 144.7 Ermittlung des P-Faktors . 165 Prfbericht. 16Anhang A (normativ) Berechnung der Wichtungsfaktoren fr gegliederte Hnge. 17Anhang B (informativ) Ableitung regionalspezifischer C-Faktoren 18Anhang C (informativ) Regressionsgleich

6、ungen zur Ableitung von R-Faktoren 23Anhang D (informativ) S-Faktoren in Abhngigkeit von der Hangneigung 24Literaturhinweise . 25DIN 19708:2005-023Tabellen SeiteTabelle 1 Einstufung der natrlichen Erosionsgefhrdung (Enat) durch Wasser nach 7 7Tabelle 2 Einstufung der Erosionsgefhrdung (E) durch Wass

7、er. 7Tabelle 3 Mittlere K-Faktoren der Ackerbeschriebe der Bodenschtzung 12 9Tabelle 4 Bodenartbedingter Anteil Kb am K-Faktor . 10Tabelle 5 Humusgehaltsbedingter Anteil Kh am K-Faktor 11Tabelle 6 Grobbodenbedeckungsabhngiger Anteil Ks am K-Faktor 11Tabelle 7 Aggregatgrenabhngiger Anteil Ka am K-Fak

8、tor 12Tabelle 8 Wasserdurchlssigkeitsabhngiger Anteil Kd am K-Faktor 12Tabelle 9 Beispielhafte C-Faktoren in Abhngigkeit von Fruchtfolgen undBearbeitungssystem (aus 3 und 7, modifiziert) . 15Tabelle 10 P-Faktoren fr Konturnutzung bei unterschiedlichen Neigungen (siehe 7) 16Tabelle B.1 Einteilung der

9、 Kulturperioden 12 18Tabelle B.2 Relative Bodenabtrge (RBA) in den Kulturperioden verschiedenerKulturpflanzen und Bestelltechniken (aus 12) 19Tabelle B.3 Mittlerer Beginn der Kulturperioden zur Ermittlung des C-Faktors,Beispiel fr einen bayerischen Standort (aus 12) 20Tabelle B.4 Mittlere langjhrige

10、 Summenprozente der R-Faktor-Anteile von 18 beispielhaftausgewhlten bayerischen Niederschlagsstationen (aus 12). 20Tabelle C.1 Lnderspezifische Gleichungen zum R-Faktor aus 11. 23Tabelle D.1 S-Faktoren in Abhngigkeit von der Hangneigung . 24DIN 19708:2005-024VorwortDiese Norm wurde vom Normenausschu

11、ss Wasserwesen (NAW), Arbeitsausschuss I 1/UA 3 Standort-beurteilung erarbeitet.1 AnwendungsbereichDiese Norm legt die Vorgehensweise zur Ermittlung der Erosionsgefhrdung von landwirtschaftlichgenutzten Ackerbden durch Wasser mit dem Langfristmodell der Allgemeinen Bodenabtragsgleichung(ABAG) fest.

12、Die ABAG ist fr die flchenbezogene Ableitung der standrtlichen Erosionsgefhrdung ausGelndebefunden oder Bodenkarten unter Bercksichtigung von Niederschlags- und Reliefdaten sowie deram jeweiligen Standort am hufigsten verwendeten Fruchtarten konzipiert. Die nach dieser Normabgeleitete Erosionsgefhrd

13、ung durch Wasser dient dem Erkennen und Abgrenzen von Gebieten, in deneneine vorsorgende Erosionsschutzberatung nach Bundesbodenschutzgesetz angezeigt ist, und untersttztdiese.Das Ergebnis ist ein langjhrig zu erwartender mittlerer, flchenhafter Bodenabtrag durch Regen; Boden-abtrge durch Schneeschm

14、elze knnen nicht abgebildet und Einzelereignisse nicht bewertet werden. DieABAG bildet keine linienhaften Erosionsformen ab, die entstehen, wenn mit Boden befrachtetesOberflchenwasser sich meist erst nach erosionswirksamen Hanglngen von ber 150 m in Rillen oderGrben konzentriert. Da die ABAG ledigli

15、ch flchenhafte Abtrge abschtzt, wird in diesen Fllen derBodenabtrag deutlich unterschtzt.ANMERKUNG Neben der ABAG gibt es noch weitere Verfahren zur Abschtzung der Erosionsgefhrdung durchWasser, z. B. Erosion 2D/3D, das auf der mittelmastbigen Bodenkarte MMK basierende Modell VERMOST, diehessische G

16、efahrenstufenkarte Bodenerosion oder das Modell EUROSEM.2 Normative VerweisungenDie folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datiertenVerweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzteAusgabe des in Bezug g

17、enommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen).DIN 4047-3, Landwirtschaftlicher Wasserbau Begriffe Teil 3: Bodenkunde, Bodensystematik undBodenuntersuchungDIN 4220, Bodenkundliche Standortbeurteilung Kennzeichnung, Klassifizierung und Ableitung vonBodenkennwerten (normative und nominale Skalier

18、ungen)DIN 19682-2, Bodenuntersuchungsverfahren im Landwirtschaftlichen Wasserbau Felduntersuchungen Teil 2: Bestimmung der BodenartDIN 19682-10, Bodenuntersuchungsverfahren im Landwirtschaftlichen Wasserbau Felduntersuchungen Teil 10: Beschreibung und Beurteilung des BodengefgesDIN 19683-9, Bodenunt

19、ersuchungsverfahren im Landwirtschaftlichen Wasserbau Physikalische Labor-untersuchungen Teil 9: Bestimmung der Wasserdurchlssigkeit in wassergesttigten Stechzylinder-bodenprobenDIN 19685, Klimatologische Standortuntersuchung Ermittlung der meteorologischen GrenDIN ISO 11277, Bodenbeschaffenheit Bes

20、timmung der Partikelgrenverteilung in Mineralbden Verfahren mittels Siebung und SedimentationDIN 19708:2005-0253 BegriffeFr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe.3.1Ackerzahldie durch Zu- oder Abschlge korrigierte Bodenzahl. Die Zu- und Abschlge ergeben sich durch Berck-sichti

21、gung von Klima, Hangneigung, Exposition und anderen wertbestimmenden FaktorenDIN 4047-33.2Bodenabtragdurch Wind oder oberirdisch abflieendes Wasser verlagerter Boden3.3BodenaggregateZusammenlagerung einzelner Bodenpartikel zu Krpern unterschiedlicher Form und Gre. Sie bilden dasBodengefge durch Proz

22、esse wie Schrumpfung und Quellung mit den zugehrigen Hohlrumen3.4BodenartKennzeichnung des mineralischen Bodenmaterials nach seiner KorngrenzusammensetzungDIN 4047-33.5Bodenzahldie mit Hilfe des Ackerschtzungsrahmens ermittelte relative Wertzahl des Ackerbodens aufgrund vonBodenart, Entstehungsart u

23、nd ZustandsstufeDIN 4047-33.6Erodibilitt (Bodenerodierbarkeit)Ma fr die Erodierbarkeit des Oberbodens gegenber Niederschlag. Die von Bodenart, Humusgehalt,Aggregatstabilitt, Steinbedeckung abhngige Gre geht als K-Faktor in die Allgemeine Bodenabtrags-gleichung (ABAG) einDIN 4047-33.7ErosionAbtrag un

24、d Abtransport von Bodenmaterial durch Krfte des Wassers und des WindesDIN 4047-33.8ErosionsgefhrdungErosionsgefhrdung eines Standortes anhand der natrlichen und anthropogenen Standortfaktoren, dieden Erosionsprozess steuern3.9Ertragspotenzialtheoretische Fhigkeit eines Standortes zur Produktion nutz

25、barer PflanzenmasseDIN 4047-33.10Grnlandgrundzahldie mit Hilfe des Grnlandschtzungsrahmens ermittelte relative Wertzahl des Grnlandbodens aufgrundvon Bodenart, Zustandsstufe, Klima und WasserverhltnissenDIN 4047-3DIN 19708:2005-0263.11Grnlandzahldie durch Zu- und Abschlge korrigierte Grnlandgrundzah

26、l; die Zu- und Abschlge ergeben sich durchBercksichtigung von Kleinklima, Gelndeform und anderen wertbestimmenden FaktorenDIN 4047-33.12IsoerodentenLinien gleicher Regenerosivitt3.13natrliche ErosionsgefhrdungErosionsgefhrdung eines Standortes anhand der natrlichen Standortfaktoren, die den Erosions

27、prozesssteuern3.14RegenerosivittMa fr die Erosionswirksamkeit des Niederschlags gegenber dem Boden. Die von der Niederschlags-intensitt abhngige Gre geht als R-Faktor in die Allgemeine Bodenabtragsgleichung einDIN 4047-34 Durchfhrung4.1 AllgemeinesDer mittlere langjhrig zu erwartende Bodenabtrag dur

28、ch Wassererosion kann mit der AllgemeinenBodenabtragsgleichung abgeschtzt werden. Sie wurde von WISCHMEIER ET AL. (1978) entwickelt und durchSCHWERTMANN ET AL. (1990) angepasst. Sie ist eine empirische Produktengleichung, die sich aus Erodier-barkeit der Bden, Erosivitt der Niederschlge, Topographie

29、, Bodenbedeckung und Bodenbearbeitungsowie einem Faktor zur Bercksichtigung von Erosionsschutzmanahmen zusammensetzt.Die Allgemeine Bodenabtragsgleichung fr die Erosionsgefhrdung lautet:PCLSKRA g215g215g215g215g215g61 (1)Dabei istA der langjhrig zu erwartende mittlere Bodenabtrag, in t/(haa);R der O

30、berflchenabfluss- und Regenerosivittsfaktor, in N/(ha);K der Bodenerodierbarkeitsfaktor, in (th)/(haN);S der Hangneigungsfaktor;L der Hanglngenfaktor;C der Bodenbedeckungs- und Bodenbearbeitungsfaktor;P der Faktor zur Bercksichtigung von Erosionsschutzmanahmen.DIN 19708:2005-027Einzelne Faktoren der

31、 Allgemeinen Bodenabtragsgleichung lassen sich je nach Fragestellung, Datenlageund Anwendungsmastab zu unterschiedlichen Kennwerten kombinieren:g190 Natrliche Erosionsgefhrdung durch Wasser (Enat) nach den Faktoren K aus Bodenkarten, R ausNiederschlags- bzw. besser Isoerodentenkarten und S aus Topog

32、rafischen Karten bzw. besserDigitalen Gelndemodellen (Enat= RKS).Enatist ein Ma fr die natrliche Empfindlichkeit des Standortes im Hinblick auf Wassererosion undkann, eingestuft nach Tabelle 1, kartografisch in den Mastben 1 : 5 000 bis 1 : 200 000 dargestelltwerden.Tabelle 1 Einstufung der natrlich

33、en Erosionsgefhrdung (Enat) durch Wasser nach 7Stufen der natrlichen ErosionsgefhrdungKurzzeichen BenennungBodenabtragin t/(haa)Enat0 keine bis sehr geringe Erosionsgefhrdung 76,2.Dabei isti der Zeitabschnitt im Niederschlagsereignis mit konstanter Intensitt;Eidie kinetische Energie des Niederschlag

34、s in dem Zeitabschnitt i, in kJ/m;Iidie Intensitt des Niederschlags in dem Zeitabschnitt i, in mm/h;Nidie Niederschlagshhe in dem Zeitabschnitt i, in mm.Der R-Faktor eines Regens ergibt sich aus dem Produkt der kinetischen Energie des erosionswirksamenNiederschlagsereignisses und der maximalen 30-Mi

35、nuten-Intensitt I30. Dabei ist I30definiert als Maximumdes Niederschlags im 30-Minuten-Fenster des gesamten Niederschlagsereignisses, bezogen auf eineStunde. Dauert ein erosiver Regen weniger als 30 min, so ist I30die gesamte Regenmenge, ebenfallsbezogen auf eine Stunde.Der R-Faktor eines Jahres erg

36、ibt sich als Summe der Produkte von E und I30fr alle erosiven Regen einesJahres. Da der R-Faktor von Jahr zu Jahr stark variiert, sind zur Absicherung des Ergebnisses mglichstaktuelle Zeitreihen ber mindestens zehn Jahre erforderlich.Behelfsweise kann auch auf die in 11 verffentlichten Karten ber di

37、e Verteilung des R-Faktors alsIsoerodentenkarten zurckgegriffen werden, die in einzelnen Bundeslndern (z. B. Nordrhein-Westfalen 8)inzwischen berarbeitet wurden. Tabelle C.1 listet lnderspezifische Gleichungen zur Ableitung des R-Faktorsaus Niederschlagsdaten auf.DIN 19708:2005-0294.3 Berechnung des

38、 K-Faktors4.3.1 AllgemeinesDer K-Faktor der Allgemeinen Bodenabtragsgleichung wird nach folgender Gleichung berechnet:KsKdKaKhKbK g215g43g43g215g61 )( (3)Dabei istKb der bodenartabhngige Anteil des K-Faktors;Kh der humusgehaltsabhngige Anteil des K-Faktors;Ka der aggregatgrenabhngige Anteil des K-Fa

39、ktors;Kd der wasserdurchlssigkeitsabhngige Anteil des K-Faktors;Ks der grobbodenbedeckungsabhngige Anteil des K-Faktors.Bei unterschiedlichen K-Faktoren innerhalb einer betrachteten Flche ist eine Gewichtung nach Anhang Avorzunehmen.Liegen fr die Bestimmung der Bodenart ausschlielich Angaben der Bod

40、enschtzung ohne bersetzungin die DIN 4220 oder 1 vor, kann behelfsweise Tabelle 3 verwendet werden.Tabelle 3 Mittlere K-Faktoren der Ackerbeschriebe der Bodenschtzung 12Bodenart nachBodenschtzungEntstehungK-FaktorZustandsstufe 4K-FaktorZustandsstufe 5S Diluvium, Alluvium, Verwitterungsbden 0,10 0,10

41、Sl Diluvium, Alluvium, Verwitterungsbden 0,15 0,15Diluvium, Alluvium, Verwitterungsbden 0,20 0,20Lss 0,25 0,25lSGesteinsbden 0,15 0,15Diluvium, Alluvium, Verwitterungsbden 0,30 0,25Lss 0,35 0,35SLGesteinsbden 0,15 0,15Diluvium, Alluvium, 0,40 0,40Lss 0,50 0,50Verwitterungsbden 0,30 0,30sLGesteinsbde

42、n 0,20 0,20DIN 19708:2005-0210Tabelle 3 (fortgesetzt)Bodenart nachBodenschtzungEntstehungK-FaktorZustandsstufe 4K-FaktorZustandsstufe 5Diluvium, Alluvium, 0,50 0,50Lss 0,55 0,55Verwitterungsbden 0,40 0,35LGesteinsbden 0,25 0,20Diluvium, Alluvium, 0,40 0,35Verwitterungsbden 0,30 0,25LTGesteinsbden 0,

43、20 0,20Diluvium, Alluvium 0,30 0,30Verwitterungsbden 0,25 0,25TGesteinsbden 0,15 0,15S Sand lS lehmiger Sand sL sandiger Lehm LT schwerer LehmSl anlehmiger Sand SL stark lehmiger Sand L Lehm T Ton4.3.2 Ermittlung des bodenartabhngigen Anteils am K-FaktorZur Ermittlung des bodenartabhngigen Anteils K

44、b des K-Faktors wird die Bodenart des oberen Horizonts(DIN 4220 und 1) herangezogen. Die Zuordnung des Kb-Anteils des K-Faktors zur vorherrschendenBodenart erfolgt nach Tabelle 4.Tabelle 4 Bodenartbedingter Anteil Kb am K-FaktorBodenartnach 1KbBodenartKurzzeichenKbBodenartKurzzeichenKbBodenartKurzze

45、ichenKbSs 0,13 Uu 0,71 Lt2 0,26 Tu2 0,14Su2 0,23 Us 0,63 Lt3 0,21 Tu3 0,32Su3 0,35 Uls 0,50 Tu3 0,32 ffS 0,74Su4 0,45 Ut2 0,61 Lts 0,15 fS 0,34Slu 0,40 Ut3 0,56 Ts2 0,04 fSms 0,25Sl2 0,21 Ut4 0,53 Ts3 0,06 fSgs 0,25Sl3 0,26 Ls2 0,35 Ts4 0,08 mS 0,07Sl4 0,24 Ls3 0,28 Tl 0,09 mSfs 0,16St2 0,11 Ls4 0,1

46、9 Tt 0,02 mSgs 0,07St3 0,10 Lu 0,41 Tu4 0,45 gS 0,07ANMERKUNG 1 In Bodenkarten werden hufig Bodenartenspannen angegeben. Die Zuordnung des Kb-Anteils amK-Faktor erfolgt dann als gewichtetes arithmetisches Mittel der einzelnen Bodenarten im oberen Horizont.ANMERKUNG 2 Die Zuordnung des Kb-Anteils am

47、K-Faktor hngt bei Sandbden (reiner Sand, Schluffsand undLehmsand) stark vom Feinsandanteil der Bodenarten ab.DIN 19708:2005-02114.3.3 Ermittlung des humusgehaltsabhngigen Anteils am K-FaktorZur Ermittlung des humusgehaltsabhngigen Anteils Kh des K-Faktors wird Tabelle 5 herangezogen. Beider Verwendu

48、ng von Bodenkarten ist zu beachten, dass Ackerbden im Oberboden in der Regel einemittlere Humositt (etwa 3 % organische Substanz) aufweisen.Tabelle 5 Humusgehaltsbedingter Anteil Kh am K-FaktorHumusgehaltMassenanteilin %KurzzeichenKh15 % (Massenanteil) (h6 und h7).4.3.4 Ermittlung des grobbodenbedeckungsabhngigen Anteils am K-FaktorZur Ermittlung des grobbodenbedeckungsabhngigen Anteils Ks des K-Faktors wird bei Verwendung vonBodenkarten mit Angaben zur Grobbodenbedeckung oder zum Grobbodenanteil im Oberboden Tabelle 6herangezogen.Tabelle 6 Gro