Testing a distributed approach for modelling sediment delivery

Abstract

Both the theoretical basis of a distributed approach to sediment delivery and its agreement with basin sediment yield measurements are tested. At first, by using morphological data of five Apulian and four Calabrian basins, the applicability of a theoretically-based relationship for evaluating the sediment delivery ratio of each morphological unit SDR _h, into which a basin is divided, is verified. Using the morphological data of the nine investigated basins, the sediment delivery relationship, i.e. the relationship of the basin sediment delivery ratio SDR _Wand SDR _h, is tested. The analysis showed that the relationships, proposed by Ferro (1997), establishing the dependence of the a coefficient of the sediment delivery relationship on the median travel time and on a drainage density index are yet applicable. The influence of the scale of the basin topographic map on the sediment delivery distributed approach is also studied. The analysis showed that the ratio between the a coefficient and the median travel time is scale-invariable while the link between the coefficient a and the drainage density index has to be re-calibrated because the drainage density index is dependent on the map scale used. Finally, the predictive capability of the sediment delivery distributed model is validated using the sediment yield measurements carried out in three small Calabrian basins and in the Apulian Triolo basin. The analysis showed that the model accuracy is dependent on the temporal scale used and the model reliability increases from the event to the annual scale.

Résumé

Dans cet article les auteurs ont vérifié l'adéquation d'un modèle théorique fondé sur une approche distribuée tenant compte du mécanisme de transfert des sédiments en s'appuyant sur les données expérimentales de bassins versants. L'utilisation des données morphologiques relatives à neuf bassins situés dans le Sud de l'Italie a d'abord permis d'adapter une méthode théorique pour évaluer le coefficient d'apport solide SDR _i de chaque unité élémentaire. Ensuite, le même critère de division morphologique a été utilisé pour vérifier la relation liant le coefficient d'apport solide SDR _w de chaque bassin aux coefficients SDR _i En faisant l'hypothèse que cette dépendance peut être exprimée au moyen d'un coefficient a caractéristique du bassin versant, les relations entre ce coefficient et le temps de transfert moyen d'une part, les paramètres du réseau fluvial d'autre part ont également été vérifiées. La même analyse, conduite sur différentes cartographies, a permis d'établir que le rapport entre le coefficient a et le temps moyen de transfert est invariante d'échelle. Au contraire le rapport entre le coefficient a et les paramètres du réseau fluvial doit être calée chaque fois car les paramètres du réseau fluvial dépendent de l'échelle. Enfin, en utilisant les données d'apports solides à l'estuaire relatives à trois petits bassins calabrais et au bassin de la rivière Triolo situé dans les Pouilles, la capacité de prédétermination du modèle a été vérifiée. L'analyse a démontré que cette capacité dépend de l'échelle temporelle et qu'elle s'améliore très sensiblement lorsque l'on passe de l'échelle de l'averse à l'échelle annuelle.