Overland flow (of oppervlakte run-off) treedt op in twee gevallen:
1. wanneer de intensiteit van de neerslag die het oppervlak bereikt de infiltratiecapaciteit van de bodem overschrijdt. Dit proces staat bekend als hortonian Overland flow.
2. wanneer de combinatie van neerslag intensiteit en duur (en run-on van hogere gebieden) verzadigt de bodem en verhoogt de grondwaterspiegel naar het oppervlak. Dit proces staat bekend als verzadiging Overland flow.
casestudy ‘ s: Nederland; België; Spanje; Kenia; Ghana, Kenia en Mali
zie ook:
- Gootstenen
- Hortonian en verzadiging overland flow (Infiltratie)
Technische Informatie
Het water erosie en sedimentatie module van het model heeft twee fundamentele aannames: 1) de potentiële energie van het oppervlaktewater stromen is de drijvende kracht voor sediment transport en 2) het verschil tussen sediment input en output van een rastercel is gelijk aan de netto toename van de opslag van (continuïteit van de vergelijking voor sediment in beweging) (Schoorl et al., 2000). De procesbeschrijving is afgeleid van vroege werken van Kirkby (Kirkby, 1971) en Foster and Meyer (Foster and Meyer, 1972a; Foster and Meyer, 1972b), die 2D-formules gebruiken om watererosie en sedimentatie te berekenen. Voor het LAPSUS model zijn de formules aangepast om ruimtelijke (3D) watererosie en sedimentatie te kunnen simuleren (Schoorl et al., 2000). De onderstaande formules zijn gebaseerd op de 2D formules van Kirkby en Foster en Meyer en met de bijbehorende eenheden (Foster en Meyer, 1972a; Foster en Meyer, 1972b; Kirkby, 1971).
na berekening van de afvoer Q Kan de sedimenttransportcapaciteit C (m2 tijd-1) in de roostercel worden berekend als functie van afvoer en helling na:
(1.1) C = α * Qm * Λn
waarbij Λ de helling gradiënt is (∂z/∂x) ( – ) en m ( – ) en n ( – ) zijn constanten die een indicatie geven van het bestudeerde systeem: m = 0 en n = 1 suggereert bodemkruip, terwijl m = n = 3 suggereert grote rivieren (Kirkby, 1971). Er kunnen geen strikte grenzen worden gegeven aangezien het effect van m en n afhangt van interacties met andere modelparameters. Dummy variabele α wordt gebruikt om de eenheden te corrigeren.
de sedimenttransportsnelheid S (m2-tijd-1) wordt berekend aan de hand van de geïntegreerde continuïteitsvergelijking voor sedimentbeweging (Eq. 1.2 en 1.3). De samenstelling van de gebruikte term e-vermogen in de formule hangt af van de balans tussen de transportsnelheid van sediment dat al in transport S0 (m2-tijd-1) aanwezig is (inkomende sedimentfluxen van alle hogere buren in de rastercel) en sedimenttransportcapaciteit C: als S0 < C erosie resulteert, terwijl wanneer S0 > C sedimentatie resulteert. Wanneer de rastercel wordt geërodeerd, wordt de volgende formule voor sedimenttransportsnelheid S gebruikt:
(1.2) S = C + (S0 – C)·e -dx·D/C
Wanneer sedimenten zijn afgezet in de cel de volgende formule voor sediment transport rate S is gebruikt:
(1.3) S = C + (S0 – C)·e -dx·T/C
Waarbij het transport tarief van sediment S over rastercelgrootte dx (m) wordt berekend door het vergelijken van sediment transport capaciteit C met vervoer tarief van sediment reeds in het vervoer S0 (m2 time-1) minus sediment transport capaciteit C, verminderd met een e-macht als gevolg van rastercelgrootte, onthechting capaciteit D of afwikkeling capaciteit T en sediment transport capaciteit C.
Onthechtingscapaciteit D (M-tijd-1), die aangeeft hoe gemakkelijk sediment van het oppervlak wordt geërodeerd, wordt berekend als functie van ontlading en helling na:
(1.4) D = Kes * Q * Λ
waarbij Kes (m-1) een samengevoegde oppervlaktefactor is die de erodiliteit van het oppervlak aangeeft. Bezinkingscapaciteit T (m-Tijd-1), die aangeeft hoe gemakkelijk sediment op het oppervlak wordt afgezet, wordt berekend als volgt::
(1.5) D = Pes * Q * Λ
waarbij Pes (m-1) een oppervlaktefactor is die klonterde sedimentatiekenmerken aangeeft.
door de sedimenttransportsnelheid S van de roostercel te vergelijken met het sediment dat al in transport S0 zit, kan de verandering in sedimenttransportsnelheid dS, en dus erosie of sedimentatie, worden berekend als volgt::
(1.6) dS = S – S0
dS kan worden herberekend op erosie of sedimentatie in meter door deze te delen door de rasterlengte dx (m) en te vermenigvuldigen met de tijdstap (tijd). De resulterende waarde wordt gebruikt om het digitale hoogtemodel en de bodemdieptekaart voor de volgende tijdstap te corrigeren.
de vergelijking van het e-vermogen bepaalt hoeveel van het verschil tussen transportcapaciteit C en transportsnelheid van sediment S kan worden “voldaan” in de rastercel. Afhankelijk van de waarden van de betrokken variabelen varieert de resultante van de e-macht tussen 0 en 1. In extreme situaties waarin dx en D/T samen veel groter zijn dan C, nadert het e-vermogen het nulpunt en is de transportsnelheid van sediment S gelijk aan de transportcapaciteit van sediment C. Vervolgens wordt maximale erosie of sedimentatie bereikt. In het andere uiterste echter, wanneer dx en D/T samen veel kleiner zijn dan C, benadert het e-vermogen 1 en de transportsnelheid van sedimenten S gelijk is aan de transportsnelheid van sedimenten die al in transport S0 aanwezig zijn en er vindt geen erosie of afzetting plaats. In minder extreme situaties simuleert het model waarschijnlijk de transportsnelheid S van het sediment die dicht bij de transportcapaciteit C ligt. indien S0 > C meer sediment wordt getransporteerd dan op basis van de roostercellen boven en minder dan het maximale sediment wordt afgezet. De e-power resulteert daarom in onder-en super-geconcentreerde stromen in het model, waardoor erosie en depositie over de helling wordt gladgestreken. Uiteraard is de uitkomst van de E-power vergelijking zeer invloedrijk voor erosie en sedimentatie. Vergelijking Van Eq. 1.1 en 1.4 / 1.5 het is duidelijk dat zowel bij de transportcapaciteit C als bij de berekeningen van de onthechtingscapaciteit D of de bezinkingscapaciteit T. De term e-vermogen in een situatie waarin m = n = 1, wordt gereduceerd tot dx ·Kes of DX ·Pes. Aangezien de grootte van de rastercel een constante waarde is, zijn de erodiliteit Kes en sedimenteerbaarheid Pes de belangrijkste variabelen in een situatie met lage m-en n-waarden. Wanneer m en n groter zijn, neemt het effect van de transportcapaciteit C op de E-power-termijn toe. De uitkomst van de term e-power is in die situatie moeilijker te voorspellen.