Processes controlling sediment yield from watersheds as functions of spatial scale

Lane, L. J.; Hernández, Mariano; Nichols, Mary

doi:10.1016/s1364-8152(97)00027-3

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“…Por não existirem dados observados da produção de sedimentos, a análise da simulação da erosão teve de ser qualitativa, sendo de interesse principal verificar se a produção de sedimento simulada teve valores compatíveis com as áreas das bacias, conforme tendências descritas na literatura (Lane et al, 1997;Birkinshaw & Bathurst, 2006;Figueiredo, 2008). Os resultados das simulações das vazões (m 3 s -1 ) e das produções de sedimentos (t km -2 ano -1 ) anuais estão apresentados no quadro 4.…”

Section: Resultsunclassified

“…Considerando a tendência das simulações, a compatibilidade dos dados de vazão com o uso do solo e a escala da bacia (Lane et al, 1997;Dedkov, 2004;Birkinshaw & Bathurst, 2006;Figueiredo, 2008), existe proporcionalidade entre os dados de vazão para as duas seções, uma vez que a razão das áreas (CJ = 277,8 km 2 ; PA = 137,3 km 2 ), próxima de 2, foi seguida pela razão entre os valores de vazão média anual nas estações, ou seja, o modelo foi consistente com a variação na escala.…”

Section: Resultsunclassified

“…Em se tratando de produção de sedimentos, a literatura relata (Lane et al, 1997;Dedkov, 2004;Birkinshaw & Bathurst, 2006) tendência de diminuição dessa variável com o aumento da área da bacia. Porém, neste estudo, foi visto um efeito inverso (Quadro 4).…”

Section: Resultsunclassified

“…Porém, neste estudo, foi visto um efeito inverso (Quadro 4). Tal fato pode ser resultado de diversos fatores associados, como predominância de classes de solos mais suscetíveis à erosão ou usos da terra que promovam menor proteção ao solo (Lane et al, 1997;Birkinshaw & Bathurst, 2006).…”

Section: Resultsunclassified

“…Nesse sentido, diversos são os métodos para quantificação do volume escoado e a descarga de sedimentos até uma dada seção da bacia (Lane et al, 1997;Araújo & Knight, 2005). Relativamente ao escoamento, a medição da descarga de sedimento é mais complexa em grandes bacias (Singh & Woolhiser, 2002).…”

Section: Introductionunclassified

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Análise de sensibilidade dos parâmetros do modelo SWAT e simulação dos processos hidrossedimentológicos em uma bacia no agreste nordestino

Aragão

Cruz

Amorim

et al. 2013

Rev. Bras. Ciênc. Solo

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RESUMOO processo erosivo constitui-se na principal causa de degradação dos solos e é acelerado por intervenções humanas nas bacias hidrográficas, resultando em prejuízos ao setor agrícola e ao meio ambiente. Para a previsão dos impactos de ações antrópicas ou de mudanças climáticas sobre os processos hidrossedimentológicos, os modelos distribuídos e de base física têm sido bastante eficazes. Neste estudo, aplicou-se o modelo SWAT à sub-bacia do Rio Japaratuba Mirim, em Sergipe, nas seções de medição das estações Fazenda Pão de Açúcar (PA) e Fazenda Cajueiro (CJ), com áreas de contribuição respectivamente de 137,3 e 277,8 km 2 , visando à parametrização das duas bacias aninhadas por meio dos processos de calibração e de validação. Foram realizadas simulações do escoamento na bacia menor (PA), a partir dos parâmetros calibrados na bacia maior (CJ), e, reciprocamente, do escoamento na bacia maior (CJ). Em seguida, foram também realizadas simulações do escoamento e da produção de sedimentos para o período de dados de vazão disponíveis (1985 a 2000), para a seção CJ. Os resultados evidenciaram que o modelo calibrado simulou bem o escoamento superficial e conseguiu prever, de forma coerente, a produção de sedimentos com base nos 12 parâmetros mais sensíveis do modelo. A transposição dos parâmetros da bacia maior para a menor e, vice-versa,

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Section: Resultsunclassified

Section: Introductionunclassified

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Análise de sensibilidade dos parâmetros do modelo SWAT e simulação dos processos hidrossedimentológicos em uma bacia no agreste nordestino

Aragão

Cruz

Amorim

et al. 2013

Rev. Bras. Ciênc. Solo

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Relating stream-bank erosion to in-stream transport of suspended sediment

et al. 1999

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Abstract:We seek an improved and quantitative understanding of the sources and transport of sediment and attached phosphorus in upland catchments and downstream reaches of the Namoi River in New South Wales, Australia. Study of the sources of phosphorus and related sediment was motivated by severe problems with blooms of blue-green algae and toxic by-products in the Darling and Namoi Rivers. Using atmospheric fall-out of radionuclides as tracers, Olley et al. (1996) concluded that much of the sediment deposited in the lower reaches came from subsoil rather than topsoil. With this insight, we focus on quantifying sediment sources from stream bank erosion, especially in seasonally erosional reaches of Cox's Creek and the Mooki River.The approach presented here integrates interdecadal aerial photography, interseasonal ®eld measurements of bank erosion processes, continuous monitoring of stream¯ow and turbidity and event sampling of suspended solids and phosphorus, with an analytical model of in-stream suspended sediment transport. We compare a lateral source term in the calibrated transport model with ®eld-based and aerial measurements of stream bank erosion. Calibration of the in-stream model is illustrated for two reaches of the Mooki River, with the changes in parameter values being related to aspects of the hydraulic geometry and particle size. The processes of stream ow and bank erosion due to undercutting, desiccation, block failure and mass wasting of aggregated particles interact to produce instream¯uxes of suspended sediment that are transported and redeposited downstream. The combined approach demonstrated here has potential for predictive spatial modelling of sediment concentrations and loads.

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On the nonuniqueness of sediment yield at the catchment scale: The effects of soil antecedent conditions and surface shield

Kim

Ivanov

2014

Water Resour. Res.

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The understanding of reasons leading to nonuniqueness of soil erosion susceptibility is still inadequate, yet indispensable for establishing general relations between runoff volume and sediment yield. To obtain relevant insights, we performed a series of numerical simulations with a detailed hydrodynamic model using synthetic storms of varying intensity, duration, and lag time between events as representations of different hydrologic response conditions in a zero-order catchment. The design targeted to generate surface flow and ''perturb'' soil substrate by a first rainfall event, creating a set of initial conditions in terms of flow and deposited sediment prior to the onset of a subsequent rainfall event. Due to the differential effect of (re)detachment and (re)entrainment processes on soil particles of varying sizes, the deposited sediment mass formed shielding layer. One of the essential results is that unless the initial condition of flow and sediment is identical, the same volume of runoff can generate different total sediment yields and their variation can reach up to $200%. The effect is attributed to two major conflicting effects exerted by the deposited ''initialization'' (soil antecedent condition) sediment mass: erosion enhancement, because of supply of highly erodible sediment, and erosion impediment, because of constrain on the availability of lighter particles by heavier sediment. Consistently with this inference, longterm simulations with continuous rainfall show that a peculiar feature of sediment yield series is the existence of maximum before the steady state is reached. The two characteristic time scales, the time to peak and the time to steady state, separate three characteristic periods that correspond to flow-limited, source-limited, and steady-state regimes. These time scales are log linearly and negatively related to the spatially averaged Shields parameter: the smaller the rainfall input and the heavier a given particle is, the larger the two scales are. The results provide insights on how the existence of shield operates on erosion processes, possibly implying that accurate short-term predictions of geomorphic events from headwater areas may never become a tractable problem: the latter would require a detailed spatial characterization of particle size distribution prior to precipitation events.

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Processes controlling sediment yield from watersheds as functions of spatial scale

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Análise de sensibilidade dos parâmetros do modelo SWAT e simulação dos processos hidrossedimentológicos em uma bacia no agreste nordestino

Análise de sensibilidade dos parâmetros do modelo SWAT e simulação dos processos hidrossedimentológicos em uma bacia no agreste nordestino

Relating stream-bank erosion to in-stream transport of suspended sediment

On the nonuniqueness of sediment yield at the catchment scale: The effects of soil antecedent conditions and surface shield

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