オーバーランドフロー

オーバーランドフロー(または表面流出)は、二つのケースで発生します:

1. 表面に到達する降水量の強度が土壌の浸透能力を超える場合。 このプロセスは、Hortonian overland flowとして知られています。

2. 降水強度と持続時間の組み合わせ(およびより高い地域からのランオン)が土壌を飽和させ、水面を表面に上げるとき。 このプロセスは、飽和オーバーランド流として知られています。

ケーススタディ:オランダ、ベルギー、スペイン、ケニア、ガーナ、ケニア、マリ

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技術情報

モデルの水侵食および沈降モジュールには、1)地表水の流れのポテンシャルエネルギーが堆積物輸送の原動力であり、2)グリッドセルの堆積物, 2000). プロセスの記述は、Kirkby(Kirkby,1971)とFoster and Meyer(Foster and Meyer,1972a;Foster and Meyer,1972b)の初期の研究に由来し、2D式を使用して水の浸食と沈降を計算します。 LAPSUSモデルの場合、式は、空間的(3D)水の浸食および沈降をシミュレートできるように適合されている(Schoorl et al., 2000). 以下に論じる式は、KirkbyおよびFosterおよびMeyerの2D式および付随する単位に基づく(FosterおよびMeyer、1 9 7 2a;FosterおよびMeyer、1 9 7 2b;Kirkby、1 9 7 1)。

放電Qを計算した後、グリッドセル内の堆積物輸送能力C(m2time-1)は、以下の放電と傾斜の関数として計算することができます:

(1.1) C·α*Qm*Σ N

ここで、Σは勾配勾配(σ z/σ x)(-)であり、m(-)およびn(-)は研究されたシステムの指標を与える定数であり、m=0およびn=1は土壌クリープを示唆し、m=n=3は大河川を示唆している(Kirkby、1971)。 Mとnの効果は他のモデルパラメータとの相互作用に依存するため、厳密な境界を与えることはできません。 ダミー変数αは、単位を補正するために使用されます。

堆積物輸送速度S(m2time-1)は、堆積物移動の積分連続式に従って計算されます(Eq. および1.2および1.3)。 式中で使用されるeパワー項の組成は、すでに輸送中の堆積物の輸送速度s0(m2time-1)(グリッドセル内のすべてのより高い隣人の流入堆積物フラックス)と堆積物輸送能力C:S0<C侵食が結果として生じる場合、s0>C沈降が結果として生じる場合のバランスに依存する。 グリッドセルが侵食されると、堆積物輸送速度Sの次の式が使用されます:

(1.2)s=C+(S0-C)·e-dx·D/C

グリッドセルに堆積物を堆積させる場合、堆積物輸送速度Sについては、以下の式を使用します:

(1.3) S=C+(S0-C)·e-dx·T/C

これにより、グリッドセルサイズdx(m)に対する堆積物Sの輸送速度は、堆積物輸送容量Cと、すでに輸送S0(m2time-1)にある堆積物の輸送速度を、グリッドセルサイズ、剥離容量Dまたは沈降容量Tおよび堆積物輸送容量Cから得られるeパワーによって減少させた堆積物輸送容量Cを比較することによって計算される。

剥離能力D(m time-1)は、表面の堆積物がどれだけ侵食されやすいかを表すもので、以下の放電と傾斜の関数として計算されます:

(1.4) D=Kes*Q*Ρ<6 0 4 5><7 6 6>ここで、Kes(m−1)は、表面の侵食性を示す集中表面係数である。 沈降能力T(m time-1)は、堆積物が表面に堆積しやすいことを表すもので、以下のように計算されます:

(1.5) D=Pes*Q*Ρ<6 0 4 5><7 6 6>ここで、Pes(m−1)は、集中沈降特性を示す表面因子である。

グリッドセルの堆積物輸送速度Sと既に輸送中の堆積物S0を比較することにより、堆積物輸送速度dSの変化、すなわち侵食または沈降を以下のよ:

(1.6) dS=S-S0

dsは、グリッド長dx(m)で除算し、タイムステップ(time)で乗算することにより、メートル単位で侵食または沈降に再計算することができます。 得られた値は、次のタイムステップのデジタル標高モデルと土壌深度マップを修正するために使用されます。

e-powerの比較は、輸送容量Cと堆積物Sの輸送速度との差のどれだけをグリッドセル内で”満たす”ことができるかを決定する。 関係する変数の値に応じて、eパワーの結果は0と1の間で変化します。 DxとD/Tの組み合わせがCよりもはるかに大きい極端な状況では、eパワーはゼロに近づき、堆積物Sの輸送速度は堆積物輸送能力Cに等しい。 しかし、dxとD/Tの組み合わせがCよりもはるかに小さい場合、e-powerは1に近づき、堆積物Sの輸送速度はすでに輸送S0にある堆積物の輸送速度に等しく、侵食や堆積は起こらない。 S0>Cの場合、上記のグリッドセルに基づいて許可されるよりも多くの堆積物が輸送され、最大堆積物が堆積されるよりも少ない。 従ってe力は斜面上の腐食そして沈殿を滑らかにするモデルのunder-concentredおよびsuper-concentred流れで起因する。 明らかに、e-power比較の結果は、侵食と沈降に非常に影響を与えます。 Eqを比較します。 1.1および1.4/1.5放電と傾きは、輸送容量Cと剥離容量Dまたは決済容量Tの計算の両方に関与していることは明らかです。m=n=1の状況では、eパワーの項はdx·Kesまたはdx·Pesに減少することを意味します。 格子セルサイズは一定の値であるため,m値とn値が低い状況では,侵食性Kesと沈降性Pesが最も重要な変数である。 Mとnが大きいと,eパワー項に対する輸送容量Cの影響が大きくなる。 E-powerの用語の結果は、そのような状況では予測が困難です。

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