Методы
Индекс погоды по глине (CWI) и Классификация водосбора
Северо-западные альпийские водосборы были классифицированы Тиранти и др. (2014) по трем основным литологическим классам водосбора с использованием Индекса погодных условий по глине (CWI). Этот индекс определяет склонность определённого литотипа к выветриванию в глину или другие мелкие минералы с глинисто-реологическим поведением (например, филлосиликатные группы). Следуя этому подходу, водосборные бассейны Excellent Clay Maker (ECM) характеризуются особенно разлагающимися породами из-за их слабых геотехнических характеристик.
Поэтому частота селевых потоков для этих водосборов высока (два события/год) из-за обилия неконсолидированного материала, имеющегося вдоль русловой сети весной, летом и осенью с ориентировочным минимальным порогом запуска дождевых осадков 20 мм/час. В водосборных бассейнах Хорошего Глинопроизводителя (ГКЛ) породы разлагаются и, следовательно, неконсолидированного материала меньше, чем в водосборных бассейнах ECM.
Мусорные потоки для этого класса обычно образуются в поздневесенних породах с ориентировочным пороговым значением минимального количества осадков 30 мм/час. В водосборных бассейнах производителей плотной глины (BCM) подстилающие породы более устойчивы к атмосферным воздействиям и склонны образовывать крупные обломки (блоки и валуны в алеврито-песчаной матрице). Потоки мусора вызываются нечастыми ливневыми дождями. В этом случае средняя частота селевых потоков составляет <1 событие каждые 20 лет, а основными сезонами их возникновения являются осень и ранняя весна (очень редко в летний период). Установленный минимальный порог срабатывания дождевых осадков составляет 50 мм/час.
Индекс связи с седиментацией (IC)
Индекс связи с седиментацией (ИС) был первоначально предложен Борселли и др. (2008) с применением к сельскохозяйственным водосборным бассейнам. Кавалли и др. (2013) внесли важные изменения в этот подход, чтобы воспользоваться преимуществами цифровых моделей рельефа (ЦМР) высокого разрешения и сделать его пригодным для применения в горной среде. ЦМР - это распределённый морфометрический индекс, сфокусированный на топографическом воздействии на связность осадочных пород, представляющий степень связности между различными участками водосборного бассейна по отношению к выбранной цели (например, сети магистральных каналов).
Математически IC выражается логарифмом соотношения между компонентами подъёма и спуска (уравнение 1):
IC= log(DupDdn) (1)IC= log(DupDdn) (1)
Этот показатель указывает на возможность нисходящей траектории отложений, образованных вверх по склону, и длину (взвешенной) траектории потока до ближайшей цели или поглотителя.
Для моделирования сопротивления стоку и потокам отложений в оба компонента IC включен весовой коэффициент. В горных водосборах ДТМ высокого разрешения могут представлять собой важный вклад в определение шероховатости поверхности, чтобы включить объективную оценку импеданса потока в оценку связи. Мы вычислили индекс шероховатости как стандартное отклонение остаточного рельефа в соответствии с Кавалли и др. (2008). Индекс шероховатости был использован для расчета весового коэффициента с помощью следующего уравнения (Уравнение 2; Кавалли и др., 2013):
W=1-(макс. RIRI) (2)W=1-(макс. RIRI) (2)
Где RI - это значение индекса шероховатости, а RImax - максимальное значение RI в исследуемой области.
Поскольку ДТМ исследуемой области имеет разрешение 5 м, мы рассматривали в качестве оптимального пространственного масштаба скользящее окно размером 3 × 3 пикселя с целью получения индекса шероховатости, связанного с сопротивлением потоку, и соответствующего весового коэффициента.
Определение информации, необходимой для определения площади осадочных пород, было проведено с помощью полевых исследований в сочетании с анализом существующей картографии (региональные геологические и геоморфологические карты).
На основании расчётов IC (Кавалли и др., 2013) была проведена оценка связи осадочных пород с целью выбора участков, эффективно соединённых с системой основного русла (т.е. участков, ответственных за подачу осадочных пород). Результаты этого анализа были интерпретированы и интегрированы с полевыми наблюдениями, чтобы охарактеризовать закономерности взаимодействия в масштабе водосборного бассейна с акцентом на участки, являющиеся источником осадочных отложений.