A DYNAMIC, PHYSICALLY-BASED METHOD FOR ESTIMATING EROSION OF PERVIOUS URBAN LAND

Abstract

The erosion dynamics of pervious urban surfaces are described through field observation and by a deterministic model. Sampling was done at 8 sites (7 pervious; 1 impervious) representing different surface characteristics. In general, erosion rates were greater for pervious aggregate surfaces (e.g. parking lots, railway land) than grassed surfaces and also increased with slope length and steepness. Total solids yield rates from an aggregate lot were 1 to 2 orders of magnitude greater than from adjacent suburban land (lawns, roofs, and roads) for sampled events. The aggregate lot therefore contributed 2 to 25 times more total solids to the sewer system than did the suburban land with 10 times the area. A modified version of the deterministic CREAMS model was used to estimate erosion rates and eroded particle size distribution for 6 events at an aggregate parking lot and 5 events at a grassed playing field. Prediction errors in event yields averaged 63% and 12% for the aggregate lot and grassed field, respectively. Pervious land can be a source of particulates and pollutants to the sewer system and should be considered in detail when modelling urban stormwater runoff quality.

La dynamique de l’érosion des surfaces urbaines perméables est décrite à l’aide d’observations sur le terrain et d’un modèle déterministe. Des échantillons représentatifs des caractéristiques des différentes surfaces ont été prélevés à huit emplacements : sept dans des sols perméables et un dans un sol imperméables (par ex. les aires de stationnement, les emprises de chemins de fer) étaient plus élevés que ceux des surfaces gazonnées, et avaient également tendance à augmenter en fonction de la longueur et de l’inclinaison de la pente.Aux emplacements échantillonnés, le débit total de matières solides provenant d’une aire en matériaux granulaires était d’un à deux fois plus important que celui des terrains urbains adjacents (parterres, toitures et routes). Par conséquent, la surface granulaire apporte de 2 à 25 fois plus de matières solides au réseau d’égouts que les terrains urbains, bien que ces deniers soient 10 fois plus grands.Une version modifiée du modèle déterministe CREAMS a servi à estimer les taux d’érosion et la répartition des particules érodées suivant leurs dimensions à six emplacements d’une aire de stationnement en matériaux granulaires et à cinq emplacements d’un terrain de jeux gazonné. Les marges d’erreurs dans les débits prévus étaient respectivement d’environ 63% pour l’aire en matériaux granulaires et 12% pour le terrain gazonné. Un terrain perméable peut donc constituer une source de particules et de polluants pour un réseau d’égouts et doit, par conséquent, être étudié en détail au moment de modéliser la qualité des eaux de ruissellement provenant des précipitations.