Theoretical and empirical analysis on the influence of the cup size on impact soil erosion measurements

Inglés. The impact erosion process is a interesting research item for its implications in many studies such as the seal formation, which results in a rapid drop in the infiltration rate, or the analysis of vegetation cover efficiency on rainfall erosivity. To determine impact erosion, two different experimental techniques can be used: receiving or ejecting splash cups. Both techniques, as well as theoretical approaches, showed a dependence of erosion on splash cup diameter. In this paper, after a brief review of the main impact soil erosion models, a theoretical model is presented, based on the assumption that the mass of eroded soil deposits out of the ejecting splash cup along a circumference whose centre is the drop impact point and radius is a predefined equivalent mean jump length. Accounting for main physical parameters influencing the process, a hyperbolic relationship between sediment yield and splash cup diameter is derived. By using a rainfall simulator, for a clay loam soil, for different ejecting splash cup diameters, experimental runs have been carried out. The results proved the theoretical hyperbolic relationship between sediment yield and splash cup diameter. A comparison between the measured impact sediment yields and the ones derived by the model showed an overestimation of the latter, probably due to the adopted simplified hypothesis and to the uneasy evaluation of physical parameters on which the model depends. Finally, a relationship between a calibration factor, accounting for parameters uneasy to evaluate, and rainfall intensity has been derived. Satisfying calibration results suggest further applications on soils with different textural and structural characteristics also exposed to natural rainfall events

Italiano. [Il processo di erosione da impatto è un tema di ricerca interessante per le sue implicazioni in molti studi, come la formazione della crosta, che si traduce in un rapido calo di infiltrazione, o l'analisi dell'efficienza della copertura vegetale sull'erosività della pioggia. Per determinare l'erosione da impatto possono essere utilizzate due tecniche sperimentali: splash cup riceventi e a espulsione. Ambedue le tecniche, come gli approcci teorici, hanno evidenziato una dipendenza dell'erosione dal diametro della splash cup. In questo lavoro, dopo una breve rassegna dei modelli di erosione da impatto del suolo, viene presentato un modello teorico, basato sul presupposto che la quantità di terreno eroso si depositi fuori dalla spash cup a espulsione lungo una circonferenza il cui centro è il punto di impatto della goccia e il raggio è la lunghezza di salto equivalente media predefinita. Tenendo conto dei principali parametri fisici influenzanti il processo, viene derivata una relazione iperbolica fra produzione di sedimento e diametro della splash cup. Utilizzando un simulatore di pioggia, per un terreno argilloso-limoso, per diametri diversi di splash cup a espulsione, sono state condotte prove sperimentali. I risultati hanno confermato la relazione iperbolica teorica fra produzione di sedimento e diametro della splash cup. Il confronto fra le produzioni di sedimenti misurate e quelle dedotte dal modello hanno dimostrato una sovrastima di quest'ultime, probabilmente per l'ipotesi semplificata adottata e per la valutazione difficoltosa di parametri da cui dipende il modello. Infine, è stata ricavata una relazione fra un fattore di calibrazione, relativo a parametri difficili da valutare, e l'intensità della pioggia. I risultati soddisfacenti suggeriscono ulteriori applicazioni su suoli con caratteristiche di tessitura e struttura diverse esposti anche a eventi piovosi naturali]