El flujo por tierra (o escorrentía superficial) ocurre en dos casos:
1. cuando la intensidad de precipitación que llega a la superficie excede la capacidad de infiltración del suelo. Este proceso se conoce como flujo terrestre hortoniano.
2. cuando la combinación de intensidad y duración de la precipitación (y el corrimiento desde áreas más altas) satura el suelo y eleva la capa freática a la superficie. Este proceso se conoce como flujo terrestre de saturación.
Estudios de casos: Países Bajos; Bélgica; España; Kenia; Ghana, Kenia y Malí
Véase también:
- Sumideros
- Flujo terrestre hortoniano y de saturación (infiltración)
Información técnica
El módulo de erosión y sedimentación del agua del modelo tiene dos supuestos fundamentales: 1) la energía potencial del flujo de agua superficial es la fuerza impulsora para el transporte de sedimentos y 2) la diferencia entre la entrada y salida de sedimentos de una celda de rejilla es igual al aumento neto en el almacenamiento (ecuación de continuidad para el movimiento de sedimentos) (Schoorl et al., 2000). La descripción del proceso se deriva de los primeros trabajos de Kirkby (Kirkby, 1971) y Foster y Meyer (Foster y Meyer, 1972a; Foster y Meyer, 1972b), que utilizan fórmulas 2D para calcular la erosión y sedimentación del agua. Para el modelo LAPSUS, las fórmulas están adaptadas para poder simular la erosión y sedimentación del agua espacial (3D) (Schoorl et al., 2000). Las fórmulas discutidas a continuación se basan en las fórmulas 2D de Kirkby y Foster y Meyer y con las unidades que las acompañan (Foster y Meyer, 1972a; Foster y Meyer, 1972b; Kirkby, 1971).
Después de calcular la descarga Q, la capacidad de transporte de sedimentos C (tiempo m2-1) en la celda de rejilla se puede calcular en función de la descarga y el seguimiento de la pendiente:
(1.1) C = α * Qm * Λn
Donde Λ es el gradiente de pendiente (∂z/∂x) ( – ) y m ( – ) y n ( – ) son constantes que dan una indicación del sistema estudiado: m = 0 y n = 1 sugieren fluencia del suelo, mientras que m = n = 3 sugiere ríos grandes (Kirkby, 1971). No se pueden dar límites estrictos, ya que el efecto de m y n depende de las interacciones con otros parámetros del modelo. La variable ficticia α se utiliza para corregir las unidades.
La velocidad de transporte de sedimentos S (tiempo m2-1) se calcula siguiendo la ecuación de continuidad integrada para el movimiento de sedimentos (Ec. 1.2 y 1.3). La composición del término de potencia eléctrica utilizado en la fórmula depende del equilibrio entre la velocidad de transporte de sedimentos ya transportados S0 (tiempo m2-1) (flujos de sedimentos entrantes de todos los vecinos más altos de la celda de rejilla) y la capacidad de transporte de sedimentos C: si se produce erosión S0 < C, mientras que si se produce sedimentación S0 > C. Cuando la celda de la rejilla se erosiona, se utiliza la siguiente fórmula para la velocidad de transporte de sedimentos S:
(1.2) S = C + (S0 – C)·e-dx·D/C
Cuando los sedimentos se depositan en la celda de rejilla, se utiliza la siguiente fórmula para la velocidad de transporte de sedimentos S:
(1.3) S = C + ·S0-C)·e-dx * T/C
En el que la velocidad de transporte del sedimento S sobre el tamaño de la celda de la rejilla dx (m) se calcula comparando la capacidad de transporte del sedimento C con la velocidad de transporte del sedimento ya transportado S0 (tiempo m2-1) menos la capacidad de transporte del sedimento C, reducida por una potencia e resultante del tamaño de la celda de la rejilla, la capacidad de desprendimiento D o la capacidad de asentamiento T y la capacidad de transporte del sedimento C.
La capacidad de desprendimiento D (tiempo m-1), que representa la facilidad con que se erosiona el sedimento de la superficie, se calcula en función de la descarga y el seguimiento de la pendiente:
(1.4) D = Kes * Q * Λ
donde Kes (m-1) es un factor de superficie agrupado que indica la erosionabilidad de la superficie. La capacidad de asentamiento T (m tiempo-1), que representa la facilidad con que se deposita el sedimento en la superficie, se calcula siguiendo:
(1.5) D = Pes·Q * Λ
donde Pes (m-1) es un factor de superficie que indica características de sedimentación agrupada.
Al comparar la velocidad de transporte de sedimentos S de la celda de rejilla con el sedimento ya transportado S0, el cambio en la velocidad de transporte de sedimentos dS, y por lo tanto la erosión o sedimentación, se puede calcular a continuación:
(1.6) dS = S-S0
dS se puede recalcular a erosión o sedimentación en metros dividiéndola por la longitud de la rejilla dx (m) y multiplicándola por el paso de tiempo (tiempo). El valor resultante se utiliza para corregir el modelo de elevación digital y el mapa de profundidad del suelo para el siguiente paso de tiempo.
La comparación de la potencia eléctrica determina cuánto de la diferencia entre la capacidad de transporte C y la velocidad de transporte del sedimento S puede «satisfacerse» en la celda de la red. Dependiendo de los valores de las variables involucradas, la resultante de la potencia eléctrica varía entre 0 y 1. En situaciones extremas, cuando dx y D/T combinados son mucho más grandes que C, la potencia e se aproxima a cero y la velocidad de transporte del sedimento S es igual a la capacidad de transporte del sedimento C. Entonces se alcanza la erosión o sedimentación máxima. Sin embargo, en el otro extremo, cuando dx y D/T combinados son mucho más pequeños que C, la potencia e se aproxima a 1 y la velocidad de transporte de los sedimentos S es igual a la velocidad de transporte de los sedimentos que ya se encuentran en el transporte S0 y no se produce erosión ni deposición. En situaciones menos extremas, es probable que el modelo simule la velocidad de transporte de sedimentos S cercana a la capacidad de transporte C. En el caso de S0 > C, se transporta más sedimento del que se permitiría sobre la base de las celdas de la rejilla de arriba y se deposita menos sedimento que el máximo. Por lo tanto, la potencia eléctrica da lugar a flujos subconcentrados y superconcentrados en el modelo, suavizando la erosión y la deposición sobre la pendiente. Obviamente, el resultado de la comparación de potencia eléctrica es muy influyente para la erosión y la sedimentación. Comparando Ec. 1.1 y 1.4 / 1.5 está claro que la descarga y la pendiente están involucradas tanto en la capacidad de transporte C como en los cálculos de la capacidad de desprendimiento D o la capacidad de asentamiento T. Esto significa que en una situación en la que m = n = 1, el término en la potencia eléctrica se reduce a dx ·Kes o dx ·Pes. Como el tamaño de la celda de la cuadrícula es un valor constante, la erosionabilidad Kes y la sedimentabilidad Pes son las variables más importantes en una situación con valores bajos de m y n. Cuando m y n son mayores, el efecto de la capacidad de transporte C en el término de potencia eléctrica aumenta. El resultado del término e-power es en esa situación más difícil de predecir.