Impactos de las características de la lluvia y la pendiente en la separación y transporte por salpicaduras del suelo de loess
Autores: Liu, June; Du, Fangyue; Cheng, Xike; Qi, Xiaoqian; Wang, Ning; Shen, Nan; Ma, Chunyan; Wang, Zhanli
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Impactos de las características de la lluvia y la pendiente en la separación y transporte por salpicaduras del suelo de loess
Categoría
Ciencias Medioambientales
Subcategoría
Ciencias medioambientales generales
Palabras clave
Parámetros clave
Modelos experimentales
Desprendimiento y transporte
Intensidad de la lluvia
Pendiente
Características de las gotas de lluvia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Para identificar los parámetros clave y desarrollar modelos experimentales precisos de desagregación y transporte, se investigó la desagregación por salpicaduras y el transporte de suelo de loess en relación con las características de la lluvia y la pendiente. El experimento se llevó a cabo bajo 25 combinaciones de cinco intensidades de lluvia (60, 84, 108, 132 y 156 mm h-1) y cinco pendientes (0 grados, 5 grados, 10 grados, 15 grados y 20 grados), utilizando un plato de salpicaduras personalizado. Se midieron las características de las gotas de lluvia (diámetro, velocidad y cinética) y la masa de salpicaduras en la parte descendente y ascendente. Los resultados indicaron que la intensidad de la lluvia y la pendiente contribuyeron con un 94.77% y un 0.46%, respectivamente, a la tasa de desagregación, y con un 24.39% y un 67.82%, respectivamente, a la tasa de transporte. Desde un punto de vista holístico, el efecto positivo de la pendiente se hizo más visible en la tasa de desagregación cuando la intensidad de la lluvia superó los 108 mm h-1, y en la tasa de transporte cuando la pendiente superó los 15 grados. Basado en el simulador de lluvia en este estudio, la energía cinética de la lluvia (KE, J), el tamaño de partícula mediana de las gotas de lluvia (D50, mm) y la velocidad terminal de las gotas de lluvia (V, m s-1) aumentaron con el incremento de la intensidad de la lluvia (I) dentro del rango de 60 a 108 mm h-1, pero disminuyeron con el incremento de la intensidad de la lluvia dentro del rango de 132 a 156 mm h-1. La intensidad de la lluvia y las características de las gotas de lluvia (D50/V/KE) son los parámetros clave de la desagregación por salpicaduras (Dr, g·m-2 min-1), y se desarrollaron tres modelos de desagregación: (1) Dr = 0.1153 I1.09 D500.79 (R2 = 0.99, NSE = 0.98, p < 0.01); (2) Dr = 0.0162 I1.11 V1.22 (R2 = 0.99, NSE = 0.99, p < 0.01); y (3) Dr = 0.0813 I1.10 KE0.18 (R2 = 0.99, NSE = 0.99, p < 0.01). La intensidad de la lluvia y la pendiente son los parámetros clave para el transporte por salpicaduras (Tr, g·m-2 min-1), y los modelos de transporte desarrollados podrían expresarse como: (1) Tr = 0.00657 I1.343S0.116 (R2 = 0.914, NSE = 0.874, p < 0.01) (pendientes de 0 grados, 5 grados y 10 grados) y (2) Tr = 0.00218 I1.165S1.033 (R2 = 0.986, NSE = 0.986, p < 0.01) (pendientes de 15 grados y 20 grados). Los resultados de este estudio podrían mejorar la comprensión de la desagregación y el transporte de salpicaduras de suelo en pendientes de loess.
Descripción
Para identificar los parámetros clave y desarrollar modelos experimentales precisos de desagregación y transporte, se investigó la desagregación por salpicaduras y el transporte de suelo de loess en relación con las características de la lluvia y la pendiente. El experimento se llevó a cabo bajo 25 combinaciones de cinco intensidades de lluvia (60, 84, 108, 132 y 156 mm h-1) y cinco pendientes (0 grados, 5 grados, 10 grados, 15 grados y 20 grados), utilizando un plato de salpicaduras personalizado. Se midieron las características de las gotas de lluvia (diámetro, velocidad y cinética) y la masa de salpicaduras en la parte descendente y ascendente. Los resultados indicaron que la intensidad de la lluvia y la pendiente contribuyeron con un 94.77% y un 0.46%, respectivamente, a la tasa de desagregación, y con un 24.39% y un 67.82%, respectivamente, a la tasa de transporte. Desde un punto de vista holístico, el efecto positivo de la pendiente se hizo más visible en la tasa de desagregación cuando la intensidad de la lluvia superó los 108 mm h-1, y en la tasa de transporte cuando la pendiente superó los 15 grados. Basado en el simulador de lluvia en este estudio, la energía cinética de la lluvia (KE, J), el tamaño de partícula mediana de las gotas de lluvia (D50, mm) y la velocidad terminal de las gotas de lluvia (V, m s-1) aumentaron con el incremento de la intensidad de la lluvia (I) dentro del rango de 60 a 108 mm h-1, pero disminuyeron con el incremento de la intensidad de la lluvia dentro del rango de 132 a 156 mm h-1. La intensidad de la lluvia y las características de las gotas de lluvia (D50/V/KE) son los parámetros clave de la desagregación por salpicaduras (Dr, g·m-2 min-1), y se desarrollaron tres modelos de desagregación: (1) Dr = 0.1153 I1.09 D500.79 (R2 = 0.99, NSE = 0.98, p < 0.01); (2) Dr = 0.0162 I1.11 V1.22 (R2 = 0.99, NSE = 0.99, p < 0.01); y (3) Dr = 0.0813 I1.10 KE0.18 (R2 = 0.99, NSE = 0.99, p < 0.01). La intensidad de la lluvia y la pendiente son los parámetros clave para el transporte por salpicaduras (Tr, g·m-2 min-1), y los modelos de transporte desarrollados podrían expresarse como: (1) Tr = 0.00657 I1.343S0.116 (R2 = 0.914, NSE = 0.874, p < 0.01) (pendientes de 0 grados, 5 grados y 10 grados) y (2) Tr = 0.00218 I1.165S1.033 (R2 = 0.986, NSE = 0.986, p < 0.01) (pendientes de 15 grados y 20 grados). Los resultados de este estudio podrían mejorar la comprensión de la desagregación y el transporte de salpicaduras de suelo en pendientes de loess.