Sediment delivery processes and chemical transport in a small forested basin/Processus de production sédimentaire et transport chimique dans un petit bassin versant forestier

Abstract

Because the properties of eroded soil affect the deposition phenomena and transport capacity of chemical materials by eroded particles, recent research is trying to link the grain-size distribution of the eroded sediment to that of the original soil in order to explain the enrichment of chemical content of the sediment with the respect to the parent soil. In this study, the spatial distribution of nitrogen, phosphorus and total organic carbon was firstly deduced using the measurements carried out in 47 soil samples distributed over a forested basin together with a kriging interpolation method. Then the load of each chemical was calculated at morphological unit and basin scales using the above-mentioned spatial distributions and sediment yield values calculated by the SEDD (SEdiment Delivery Distributed) model, which couples the universal soil loss equation with a spatial disaggregation criterion of sediment delivery processes. Finally, at basin scale, a new expression of the enrichment ratio of a given chemical was applied.Key words chemical enrichment ratio; chemical transport; experimental basin; forested basin; geographical information systems; sediment yield; soil erosion; universal soil loss equation Processus de production sédimentaire et transport chimique dans un petit bassin versant forestierRésumé Puisque les propriétés d'un sol érodé conditionnent les processus de dépôt et la capacité de transport d'éléments chimiques par les particules érodées, une recherche récente essaye de mettre en relation la distribution granulométrique du sédiment érodé avec celle du sol originaire pour expliquer l'enrichissement du contenu chimique du sédiment par rapport au sol originaire. Dans cette étude, la distribution spatiale de l'azote, du phosphore et du carbone organique total a été initialement déduite de mesures effectuées sur 47 échantillons de sol répartis sur un bassin versant forestier et grâce à une méthode d'interpolation par krigeage. Ensuite, la charge de chaque élément chimique a été calculée aux échelles de l'unité morphologique et du bassin versant en utilisant les distributions spatiales préalablement mentionnées ainsi que les valeurs d'apports solides calculées par le modèle SEDD (Sediment Deliery Distributed) qui couple l'équation universelle de perte de sol et un critère de désagrégation spatiale des processus de production sédimentaire. Finalement, à l'échelle du bassin versant, une nouvelle expression du rapport d'enrichissement en un élément chimique donné a été appliquée. Mots clefs rapport d'enrichissement chimique; transport chimique; bassin versant expérimental; bassins versant forestier; systèmes d'information géographique; apports solides; érosion du sol; équation universelle de perte de sol

Soil Erosion in a Changing Environment over 40 Years in the Merguellil Catchment Area of Central Tunisia

“…The sediment delivery ratio is a metric that gauges the proportion of sediment transported to a stream or water body about the quantity of sediment eroded from a specific area. This factor takes into account the complex dynamics of sediment movement, shedding light on how eroded soil particles are transported and ultimately deposited in aquatic systems, influencing their overall health and resilience [15,35].…”

“…In a raster GIS context, the sediment delivery ratio can serve as a model for sediment distribution, representing the likelihood that eroded particles mobilized from a given catchment cell will be carried to the nearest stream cell [35]. This can be calculated using the following Formula (4):…”