Set-up and calibration of a portable small scale rainfall simulator for assessing soil erosion processes at interrill scale

• J. J. Zemke ^[1]
  1. [1] University of Koblenz and Landau

     University of Koblenz and Landau

     Kreisfreie Stadt Mainz, Alemania

     
• Localización: Cuadernos de investigación geográfica: Geographical Research Letters, ISSN-e 1697-9540, ISSN 0211-6820, Vol. 43, Nº 1, 2017, págs. 63-81
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Configuración y calibración de un simulador de lluvia portátil para determinar procesos de erosión del suelo a escala de interrill
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• Resumen
  • español

    Se construyó un simulador de lluvia portátil con el fin de determinar procesos de escorrentía y erosión del suelo a escala de interrill. En este estudio se identifican y discuten los requisitos y las limitaciones de este simulador de lluvia. Para ello se examinan algunos aspectos relacionados con la calibración del simulador tales como la homogeneidad espacial de la lluvia, la intensidad de la lluvia, el tamaño y velocidad de las gotas y la energía cinética de la lluvia. Estos parámetros fueron obtenidos utilizando diferentes metodologías, entre las que cabe destacar un Monitor Láser de Precipitación (Laser Precipitation Monitor). En este trabajo se presentan de forma detallada las características de la calibración. La intensidad de la lluvia obtenida por el simulador fue de 45.4 mm h-1, con una homogeneidad espacial del 84% sobre una parcela con una superficie de 0.64 m2. Debido a que la altura de la caída de las gotas de lluvia fue relativamente baja (2 m), la velocidad final de las gotas (1.87 m s-1), que depende del diámetro de las mismas, fue menor que los valores establecidos para lluvias naturales. Esto también determinó una energía cinética baja (4.6 J·m-2·mm-1), comparada con la de las lluvias naturales de misma intensidad. Estas limitaciones, habituales en los simuladores de lluvia portátiles, constituyeron un mal menor teniendo en cuenta todos los parámetros de lluvia relevantes obtenidos con este simulador. Por otra parte, los experimentos de campo mostraron que la erosividad de la lluvia fue constante y replicable.

  • English

    A portable rainfall simulator was built for assessing runoff and soil erosion processes at interrill scale. Within this study, requirements and constraints of the rainfall simulator are identified and discussed. The focus lies on the calibration of the simulator with regard to spatial rainfall homogeneity, rainfall intensity, drop size, drop fall velocity and rainfall kinetic energy. These parameters were obtained using different methods including a Laser Precipitation Monitor. A detailed presentation of the operational characteristics is given. The presented rainfall simulator setup featured a rainfall intensity of 45.4 mm·h-1 with a spatial homogeneity of 80.4% based on a plot area of 0.64 m². Because of the comparatively low drop height (2 m), the diameter-dependent terminal fall velocity (1.87 m·s-1) was lower than benchmark values for natural rainfall. This conditioned also a reduced rainfall kinetic energy (4.6 J·m-2·mm-1) compared to natural rainfall with same intensity. These shortfalls, a common phenomenon concerning portable rainfall simulators, represented the best possible trade-off between all relevant rainfall parameters obtained with the given simulator setup. Field experiments proved that the rainfall erosivity was constant and replicable.