2019年8月23日
土壤软件:计算机辅助设计可以检查侵蚀
贡献:卡洛斯·加西亚·兰查雷斯
农田里的土壤被侵蚀了。图片:Revilla, E.L.(见*下)。
土壤有问题了。世界上约三分之一的土地中度至高度退化，遭受侵蚀、盐碱化、酸化或化学污染或这些因素的某种组合(粮农组织，2015年)。水土流失尤其对全球粮食安全构成重大威胁。径流每年带走250 - 400亿吨表土，降低作物产量，削弱土壤储存和循环碳、养分和水的能力。这种土壤质量退化是实现联合国2030年议程中可持续发展目标2:零饥饿的重大挫折。
软件解决方案
软件可以提供帮助。模拟软件可以在侵蚀事件发生之前进行预测。
模拟可以探测危险事件，如滑坡或影响地表稳定性的因素，如左侧图像所示。该软件识别技术人员应该解决的特定领域。然后，它可以模拟缓解策略，例如建造堤坝或将植物废物撒在土壤上作为雨罩。
虽然模拟软件是缓解土壤侵蚀的有用工具，但仍有工作要做。大多数现有工具都受到可输入变量数量的限制，例如地表的异质性、降雨速度沿地表的可变性和土地利用的变化，这降低了模型的准确性和技术人员减轻侵蚀相关风险的能力。开云体育体育赛事
蒙特德尔皮拉尔的一条小路上的土壤被侵蚀。图片来源:Carlos Garcia Lanchares
允许输入更多变量的两个模型包括:
- RUSLE 2。该软件由美国农业部创建，可以通过考虑坡度和长度的变化及其对径流速度、土地利用和降雨特征的影响来分析纵断面。然而，它不能模拟雨在多个方向移动的影响，这降低了它的预测能力。它也不能测量浓缩河流中的土壤流失。
- 地理信息系统模型．该软件分析了地形的变异性，但没有考虑沿山坡水层速度矢量的影响。
有一种软件工具可以弥补上面列出的两个维度中缺失的部分。
计算机辅助设计(CAD)流体模拟软件是分析土壤侵蚀解决方案的有力工具。CAD通常用于建筑、土木建筑或连锁生产等其他领域。然而，土壤保护主义者可以重新利用为其他任务而建造的应用程序。即，一个名为建筑信息模型(BIM)的应用程序分析了风等因素对城市建筑的影响，如下图所示。
BIM与类似工具的区别在于，它不仅分析了风的方向，还分析了它将达到的速度。通过将类似的模型集成到土壤模拟中，我们在预测土壤损失量时又向考虑每个重要变量迈出了一步。这种模式可以使干预措施更加有效。
这张图片显示了用Autodesk CFD软件创建的建筑物周围风矢量的模拟变化。图片来源:Churazova,2019年
障碍
它可以帮助开发更多的工具来缓解土壤侵蚀，但实施上存在几个障碍。一个是成本。农业部门仅占全球国内生产总值的4%(世界银行，2017年)，这表明可能很难激励购买新的软件工具。然而，GDP并不总是衡量新投资可行性的良好指标。需要进行成本效益分析，以证明从长远来看，使用这些工具最终如何为公司带来利润。此外，如果公司未能成功发现和减轻侵蚀风险，则应考虑对人们的影响。如果它们不采取行动，它们的不作为将如何影响觅食能力?
CAD模拟土壤模拟的可能性仍然相对未被探索。然而，它们是很有前途的工具，应该进一步研究它们是否有能力帮助解决土壤侵蚀问题，并最终养活世界人口。
进一步研究资源
Churazova, A, 2019，行人风舒适性:CFD风分析与实验验证，Simscale。
2019年粮农组织,土壤侵蚀全球研讨会on - GSER19．
2015年粮农组织,土壤受到威胁，但退化是可以逆转的，
世界银行，2017，4.2.世界发展指标:产出结构。
Lanchares, C.G.，2017, “Cartography and signaling of routes for MTB (Mountain Bike) through GPS and GIS techniques and estimation of erosión through RUSLE 2: Application in “Monte del Pilar”.Majadahonda”. Bachelor thesis, Universidad Politécnicas de Madrid
Ncrs, ia 2004，通过“主导关键区域”选择一个领域的规划区域
*Revilla, e.l.， 2008，Estudio del factor de vegetación“C”de la ecuación universal de pérdidas de suelo revisada“RUSLE”en la cuenca del río Birrís(哥斯达黎加)， Trabajo fin de Carrera，马德里大学Politécnica。
26-07-2022 08:07:58 am
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