Bank-Rückzugmechanismen, die durch Schuttstromwellen angetrieben werden: Ein parametrisiertes Modell basierend auf den Ergebnissen physikalischer Experimente

Abstract Laterale Erosion ist ein kritischer Faktor, der die Bildung und Verstärkung von Schuttströmen beeinflusst. Unser Verständnis des Bankrückzugsprozesses in Schuttstromkanälen ist jedoch begrenzt, was die Bewertung von Schuttstrommagnitüden und die Vorhersage ihrer Aktivitätstrends einschränkt. Hier führen wir physikalische Experimente durch, um die Bankrückzugmechanismen unter Verwendung fünf verschiedener Bankböden und mehrerer Schuttstromwellen zu untersuchen. Der Bankrückzugsprozess wird in zwei Phasen unterteilt: Fußschneiden und Bankenkollaps. Das Fußschneiden wird hauptsächlich durch hydraulische Erosion verursacht, während der Bankenkollaps die Schwerkrafterosion in Form eines Umsturzversagens umfasst. Bemerkenswert ist, dass der Bankrückzugsprozess eine signifikante negative Rückkopplungsschleife aufweist. Die Bankerosion verbreitert den Kanalboden und verringert anschließend die Flutiefe. Diese Reduzierung der Flutiefe mildert wiederum die Bankerosion. Darüber hinaus entdecken wir ein prägnantes Muster in der komplexen Kopplung von hydraulischer Erosion und Umsturzversagen: Die Erosions-effizienz korreliert linear und negativ mit der Breite der Bodenverbreiterung. Wir entwickeln ein neues parametrisiertes Modell zur Beschreibung des Bankrückzugsprozesses und liefern empirische Werte für die Modellparameter. Außerdem beobachten wir, dass die anfängliche Erosionseffizienz zunächst steigt und dann mit einem Anstieg des Feinstpartikelgehalts im Bankboden abnimmt. Darüber hinaus berichten wir von einer negativen Korrelation zwischen der maximalen Breite der Bodenverbreiterung und dem Feinstpartikelgehalt im Bankboden, die einer Potenzfunktion folgt.