Autor:innen:
Dr. Simon Scheper | Umweltgeowissenschaften, Universität Basel | Switzerland
Dr. Chunyue Liu | School of Soil and Water Conservation, Beijing Forestry University | China
Prof. Dr. Zhongbao Xin | School of Soil and Water Conservation, Beijing Forestry University | China
Dr. Lishan Ran | Department of Geography, The University of Hong Kong | Hong Kong
Prof. Dr. Christine Alewell | Umweltgeowissenschaften, Universität Basel | Switzerland
Das Erosionsmodell WaTEM/SEDEM (Water and Tillage Erosion Model/Sediment Delivery model) ist nicht nur in der Lage, Erosionsraten durch Rillen- und Flächenerosion zu bestimmen, sondern gleichzeitig auch die Deposition von einst erodiertem Material zu berücksichtigen. Daher ist es ein geeigneter Ansatz, um weiterführende Informationen zur räumlichen Dynamik der Wassererosion auf Einzugsgebietsskala zu erfassen.
Dieses Model wurde in einem Teileinzugsgebiet des Gelben Fluss (Yellow River) in China angewandt, um aktuelle Erosions- und Depositionsraten zu erfassen und die Auswirkungen des Landnutzungswandels seit 1986 zu bewerten. Das Untersuchungsgebiet ist für seine hohen Erosionsraten bekannt. In den 90er Jahren wurde daher die Landnutzung massiv umgestellt und die bisherige Hangbewirtschaftung in Terrassenwirtschaftung umgewandelt.
Zur Modellierung der Transportwege und Sedimentationen berücksichtigt WaTEM/SEDEM neben einem Transportkapazitätskoeffizienten (transport capacity coeffient (ktc) auch einen Konnektivitätsfaktor (parcel connectivity Pcon) und einen Sedimentrückhaltefaktor (parcel trap efficiencies PTEF). Diese Koeffizienten wurden in insgesamt 1000 Monte Carlo Simulationen zufällig berechnet. Über eine Mittwertbildung über alle 1000 Simulationen wurden die mittleren Abtrags- und Sedimentationsraten im Untersuchungsgebiet bestimmt.
Für das Jahr 2020 wurden Abtragsraten von 12.5 t ha-1 a-1 berechnet, wovon 5.2 t ha-1 a-1 selbst im Teileinzugsgebiet wieder abgelagert wurden. Insgesamt wird ein Gesamtaustrag an Bodenmaterial durch Rillen- und Flächenerosion am Vorfluter von ca. 50000 t a-1 für das 73 km² große Untersuchungsgebiet ermittelt. Verglichen mit Sedimentmessungen im Fluss entspricht dieser Sedimentaustrag durch Bodenerosion jedoch nur etwa einem Sechstel der Gesamtsedimentfracht. Dieser Anteil lässt sich dadurch erklären, dass Prozesse wie Erdrutsche, Gully-Erosion, Ufererosion und Abträge durch menschliche Eingriffe bei Bauprojekten nicht bei WaTEM/SEDEM berücksichtigt werden.
Der Landnutzungswandel, insbesondere durch das Anlegen von Terrassen, zeigt einen hohen Einfluss auf die Erosions- und Sedimentationsdynamik. Obwohl die Wälder, die für die Reduktion von Bodenabtrag förderlich sind, seit 1986 weniger geworden sind, konnte durch eine gleichzeitige Zunahme der Terrassenbewirtschaftung von 4% (1986) auf inzwischen etwa 50% der Einzugsgebietsfläche die Erosionsrate nahezu halbiert (von 22.3 t ha-1 a-1 auf 12.5 t ha-1 a-1) werden.