Il flusso terrestre (o il deflusso superficiale) si verifica in due casi:
1. quando l’intensità della precipitazione che raggiunge la superficie supera la capacità di infiltrazione del terreno. Questo processo è noto come Hortonian overland flow.
2. quando la combinazione di intensità e durata delle precipitazioni (e run-on da aree più alte) satura il terreno e solleva la falda freatica in superficie. Questo processo è noto come flusso di saturazione via terra.
Casi di studio: Paesi Bassi; Belgio; Spagna; Kenya; Ghana, Kenya e Mali
Vedi anche:
- Lavelli
- Hortonian e la saturazione del flusso superficiale (Infiltrazione)
Informazioni Tecniche
L’acqua di erosione e di sedimentazione modulo del modello ha due presupposti fondamentali: 1) l’energia potenziale del flusso dell’acqua in superficie è la forza motrice per il trasporto di sedimenti e 2) la differenza tra i sedimenti di ingresso e di uscita di una cella della griglia è uguale all’incremento netto di archiviazione (equazione di continuità per il movimento dei sedimenti) (Schoorl et al., 2000). La descrizione del processo deriva dai primi lavori di Kirkby (Kirkby, 1971) e Foster and Meyer (Foster and Meyer, 1972a; Foster and Meyer, 1972b), che usano formule 2D per calcolare l’erosione e la sedimentazione dell’acqua. Per il modello LAPSUS le formule sono adattate per essere in grado di simulare l’erosione e la sedimentazione dell’acqua spaziale (3D) (Schoorl et al., 2000). Le formule discusse di seguito sono basate sulle formule 2D di Kirkby e Foster e Meyer e con le unità di accompagnamento (Foster e Meyer, 1972a; Foster e Meyer, 1972b; Kirkby, 1971).
Dopo il calcolo della portata Q il trasporto di sedimenti, di capacità C (m2 time-1) nella cella della griglia può essere calcolato come funzione di scarico e la pendenza seguenti:
(1.1) C = α·Qm·Λn
per Cui Λ è la pendenza (∂z/∂x) (-) e m (-) e n (-) sono costanti che dà un’indicazione del sistema studiato: m = 0 e n = 1 suggerisce soil creep, mentre m = n = 3 suggerisce grandi fiumi (Kirkby, 1971). Non è possibile fornire limiti rigorosi poiché l’effetto di m e n dipende dalle interazioni con altri parametri del modello. La variabile fittizia α viene utilizzata per correggere le unità.
La velocità di trasporto dei sedimenti S (m2 time-1) è calcolata seguendo l’equazione di continuità integrata per il movimento dei sedimenti (Eq. 1.2 e 1.3). La composizione del termine e-power utilizzato nella formula dipende dall’equilibrio tra il tasso di trasporto dei sedimenti già nel trasporto S0 (m2 time-1) (flussi di sedimenti in entrata di tutti i vicini più alti nella cella di rete) e la capacità di trasporto dei sedimenti C: se S0 < C risulta erosione, mentre quando S0 > C risulta sedimentazione. Quando la cella della griglia viene erosa viene utilizzata la seguente formula per la velocità di trasporto dei sedimenti:
(1.2) S = C + (S0 – C)·e-dx·D/C
Quando i sedimenti si sono depositati nella cella della griglia la seguente formula per il trasporto dei sedimenti tasso di S:
(1.3) S = C + (S0 – C)·e-dx·T/C
per Cui il tasso di trasporto di sedimenti più celle di una griglia di dimensioni dx (m) si calcola confrontando il trasporto di sedimenti di capacità C, con un tasso di trasporto di sedimenti già nel trasporto S0 (m2 time-1) meno il trasporto di sedimenti di capacità C, ridotta di un e-power risultante dalla cella della griglia di dimensioni, il distacco capacità D o di regolamento capacità T e del trasporto di sedimenti capacità C.
La capacità di distacco D (m time-1), che rappresenta la facile erosione del sedimento della superficie, è calcolata in funzione dello scarico e della pendenza seguente:
(1.4) D = Kes * Q * Λ
per cui Kes (m-1) è un fattore di superficie concentrato che indica l’erodibilità della superficie. La capacità di insediamento T (m time-1), che rappresenta la facilità con cui il sedimento si deposita sulla superficie, viene calcolata seguendo:
(1.5) D = Pes * Q * Λ
per cui Pes (m-1) è un fattore di superficie che indica le caratteristiche di sedimentazione concentrate.
confrontando il trasporto di sedimenti tasso di S della cella della griglia con il sedimento già nel trasporto S0 il cambiamento nel trasporto di sedimenti tasso di dS, e quindi l’erosione o sedimentazione, può essere calcolata in base:
(1.6) dS = S – S0
dS può essere ricalcolato a erosione o sedimentazione in metro da dividendolo dalla griglia di lunghezza dx (m) e moltiplicando per il passo di tempo (tempo). Il valore risultante viene utilizzato per correggere il modello di elevazione digitale e la mappa della profondità del suolo per il passaggio temporale successivo.
Il confronto dell’e-power determina quanto della differenza tra la capacità di trasporto C e la velocità di trasporto del sedimento S può essere “soddisfatta” nella cella della griglia. A seconda dei valori delle variabili coinvolte, la risultante della e-power varia tra 0 e 1. In situazioni estreme in cui dx e D/T combinati sono molto più grandi di C, la potenza e si avvicina a zero e la velocità di trasporto del sedimento S è uguale alla capacità di trasporto del sedimento C. Quindi viene raggiunta la massima erosione o sedimentazione. Tuttavia, nell’altro estremo quando dx e D/T combinati sono molto più piccoli di C, l’e-power si avvicina a 1 e il tasso di trasporto dei sedimenti S è uguale al tasso di trasporto dei sedimenti già nel trasporto S0 e non si verifica alcuna erosione o deposizione. In situazioni meno estreme è probabile che il modello simuli il tasso di trasporto dei sedimenti S vicino alla capacità di trasporto C. Nel caso S0 > C viene trasportato più sedimenti di quanto sarebbe consentito in base alle celle della griglia sopra e viene depositato meno del sedimento massimo. L’e-power si traduce quindi in flussi sotto-concentrati e super-concentrati nel modello, levigando l’erosione e la deposizione sul pendio. Ovviamente il risultato del confronto e-power è molto influente per l’erosione e la sedimentazione. Confronto Eq. 1.1 e 1.4 / 1.5 è chiaro che lo scarico e la pendenza sono coinvolti sia nella capacità di trasporto C che nei calcoli della capacità di distacco D o capacità di insediamento T. Ciò significa che in una situazione in cui m = n = 1, il termine nell’e-power si riduce a dx ·Kes o dx ·Pes. Poiché la dimensione della cella della griglia è un valore costante, l’erodibilità Kes e la sedimentabilità Pes sono le variabili più importanti in una situazione con valori m e n bassi. Quando m e n sono più grandi, l’effetto della capacità di trasporto C sul termine e-power aumenta. Il risultato del termine e-power è in quella situazione più difficile da prevedere.