Modelamiento de Erosión de Suelos con Landlab en Python - Software Libre

La erosión de suelos es el desplazamiento de las capas superiores de suelo por procesos relacionados con el agua o el viento. La erosión de suelo puede ocurrir de manera muy lenta en la superficie, sin embargo la alteración del suelo por la actividad humana puede aumentar la tasas de erosión de 10 a 40 veces. La evaluación de la erosión de los suelos es importante para la estimación del impacto de las actividades humanas y la planificación de medidas de remediación y/o contención de la erosión.

Este artículo introduce el entorno de Landlab desarrollado en Python así como un ejemplo práctico de modelamiento de erosión de suelos en un talud en el tiempo.

 

Que es Landlab?

Landlab es un entorno de modelamiento basado en Python para el modelamiento numérico de modelos de paisaje. El software está diseñado para campos científicos que calculan la dinámica de la superficie terrestre como la geomorfología, hidrología, glaciología, estratigrafía y temas relacionados.

Los componentes de Landlab permiten calcular flujos como agua, sedimentos, glaciares, material volcánico, y deslizamientos). Este cálculo se realiza a través de grillas del terreno. 

Landlab es de código libre  y ha sido diseñado para acelerar el desarrollo de modelos proveyendo herramientas para la generación de grillas, componentes de procesos interoperables y una serie de herramientas para el ingreso, salidad y representación de datos.

Landlab permite a los científicos y profesionales desarrollar modelos de paisajes de manera rápida y calcular balance de masas en diferentes escalas. Conozca más de Landlab en su página web:

https://landlab.github.io

 

Caso de aplicación

Para mostrar la versatilidad de Landlab hemos realizado un modelo modificado en los tutoriales de Landlab. Este modelo representa un talud en un terreno inclinado. Las dimensiones del modelo es de 240m en el eje X, 160 en el eje Y y 4m de altura. El talud tiene una altura de 1m.

Vista aérea de las elevaciones originales del talud

Vista aérea de las elevaciones originales del talud

Sección de corte de las elevaciones originales del talud

Sección de corte de las elevaciones originales del talud

Modelo ha sido simulado en 4000 años dividido en 50 periodos de simulación. Una representación de la geometría final de la superficie erosionada se muestra en la siguiente figuras en planta y corte.

Vista aérea de las elevaciones finales del talud

Vista aérea de las elevaciones finales del talud

Sección de corte de las elevaciones finales del talud

Sección de corte de las elevaciones finales del talud

Se puede observar una erosión importante del talud en el tiempo. Dado que Landlab puede hacer cálculo en el tiempo y con la ayuda de las herramientas interactivas de Jupyter podemos hacer una animación de la erosión del suelo. Cada paso de tiempo representa 80 años.

Animación de la erosión de suelos para 4000 años con periodos de tiempo de 80 años.

Animación de la erosión de suelos para 4000 años con periodos de tiempo de 80 años.

 

Tutorial

 

Datos de entrada

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Posted on June 19, 2017 and filed under Tutorial, Hidroinformática.