Закон мощности потока - Stream power law

Не путать с Сила закона.
Смотрите также: Мощность потока

Период, термин закон мощности потока описывает полу-эмпирический семейство уравнений, используемых для прогнозирования скорости эрозии река в свою постель. Они объединяют уравнения, описывающие сохранение массы и количества движения воды в потоках, с соотношениями для русла гидравлическая геометрия (масштабирование ширины разряда) и бассейн гидрология (масштабирование площади разгрузки) и предполагаемая зависимость скорости эрозии от мощности единичного потока или напряжение сдвига на пласт, чтобы получить упрощенное описание скорости эрозии как функции законы власти площади верхнего водосбора, А, и наклон русла, S:

куда E скорость эрозии и K, м и п положительные.[1] Значение этих параметров зависит от сделанных предположений, но все формы закона могут быть выражены в этой основной форме.

Параметры K, м и п не обязательно постоянны, но могут варьироваться в зависимости от предполагаемых законов масштабирования, эрозия процесс, коренная порода размываемость, климат, осадок флюс и / или порог эрозии. Однако наблюдения за гидравлическим масштабированием реальных рек, которые, как считается, находятся в устойчивом эрозионном состоянии, показывают, что соотношение м/п должно быть около 0,5, что является основным критерием применимости каждого состава.[2]

Хотя он состоит из произведения двух степенных законов, термин закон мощности потока относится к выводу ранних форм уравнения из предположений о зависимости эрозии от мощности потока, а не из наличия степенных законов в уравнении. Это соотношение не является истинным научным законом, а скорее эвристический описание процессов эрозии на основе ранее наблюдаемых масштабных соотношений, которые могут или не могут быть применимы в любой данной естественной обстановке.

Закон мощности потока является примером одномерного уравнение переноса, а точнее гиперболическое уравнение в частных производных. Обычно уравнение используется для моделирования распространения импульсов разреза, создающих неоднородности или точки в профиль реки. Обычно используется первый порядок методы конечных разностей для решения закона мощности потока может привести к значительным численное распространение чего можно избежать с помощью аналитических решений[3]или численные схемы более высокого порядка.[4]

Рекомендации

  1. ^ Уиппл, К. и Tucker, G.E., 1999, Динамика модели разреза мощности потока: последствия для пределов высоты горных хребтов, временных масштабов реакции ландшафта и исследовательских потребностей, J. Geophys. Res., V.104 (B8), p.17661-17674.
  2. ^ Whipple, K.X., 2004, Реки коренных пород и геоморфология активных орогенов, Annu. Преподобный "Планета Земля". Sci., Т.32, с.151-85.
  3. ^ Ройден, Ли; Перрон, Тейлор (2013-05-02). «Решения уравнения мощности потока и приложение к эволюции продольных профилей рек». J. Geophys. Res. Earth Surf. 118 (2): 497–518. Дои:10.1002 / jgrf.20031. HDL:1721.1/85608.
  4. ^ Campforts, Бенджамин; Говерс, Джерард (2015-07-08). «Сохраняя преимущество: численный метод, позволяющий избежать размазывания точек перегиба при решении закона мощности потока». J. Geophys. Res. Earth Surf. 120 (7): 1189–1205. Дои:10.1002 / 2014JF003376.