3.1.2 定量的宏观模型
Bakker及其追随从侵蚀过程试图建立坡面过程的定量模型.一个非线性模型由Adrian E.Scheidegger(1970)表述在他的著作中.作者假设
冲刷的可能性愈大.于是有
式中,φ是一个与坡面剥蚀搬运过程有关的函数.当φ为常数时,得出
这时有近于上凸下凹的坡面形态,但并没有坡面的垂直下降作用.在整个分析中,都假设初始坡度已经存在.即不是从一个均匀地面开始.因此河谷的构造起因是必要的.
关于坡面形态的又一典型模型是由Kirkby(1971)完成的.考虑泥沙量的平衡Kirkby建立了下列方程
式中,s是平均输沙量,μ是单位体积岩石风化所产生的矿质土壤体积,y是地面高度,w是岩石风化速度.这个方程的建立可由读者自己分析完成.另一个方程考虑土壤的增加=地面高度变化+基岩高度降低转化为土壤的厚度,单位时间内它等于风化速度w,于是
式中z是土壤厚度.在(3.1.2),(3.1.3)中消去w.得
考虑μ接近于1.0.并且设平均输沙量正比于输沙能力C.而输沙能力
有所谓过程-反应过程:
那么无论初始坡面形态怎样,方程有渐近解
如取f(x)~x-m,则有
式中,y0是原始坡顶面高度.图3.1.2是m,n取不同的值形态.m,n取不同值时被认为对应于不同的坡面过程,由野外观察确定.
Kirkby认为m=0,n=1,对应于土层蠕动土溜;m=0,n=1.0-2.0.对应于雨滴溅蚀;m=1.3-1.7,n=1.3-2.0,对应于土壤冲刷;m=2.0-3.0,n=2.0-3.0对应于河流的作用.
对坡面演化的宏观研究,近年来借助计算机模拟又取得了长足的进步,在流域演化的数值模拟的子节,我们将讨论这些内容.