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Sediment production and output: The relative role of large magnitude events in steepland catchments

Trustrum, N.A.; Gomez, B.; Page, M.J.; Reid, L.M.; Hicks, D.M.

Zeitschrift für Geomorphologie Supplement Volumes Band 115 (1999), p. 71 - 86

63 references

published: Jul 1, 1999

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ArtNo. ESP023011500005, Price: 29.00 €

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Abstract

Magnitude-frequency analysis provides an approach to assess the effectiveness of rare events for generating and transporting sediment in the 32 km2 Tutira catchment and the 2205 km2 Waipaoa River basin, located in the erodible softrock hill country of the eastern portion of New Zealand’s North Island. Shallow landsliding, triggered by high-intensity storms, is an important erosion process throughout the region. The depositional record of Lake Tutira reveals the relationship between event magnitude and sediment yield of the Tutira catchment during the last 100 years, and illustrates the extent to which climate and land use change have affected the amount of sediment generated by landsliding over the past 2250 years. Magnitude-frequency relationships for hillslope erosion and for sediment deposition are closely related in the Tutira catchment, and large-magnitude, low-frequency landsliding events have been responsible for much of the deposition in Lake Tutira since European settlement. In the Waipaoa River basin, processes that affect sediment output are examined using a sediment budget approach. There, large storms appear to play a lesser role compared with the cumulative influence of more frequent, lower magnitude events. The difference in the effectiveness of large magnitude storms is probably attributable to the lower relative contribution of landsliding to catchment sediment yields, compared with other erosion processes such as gully and stream bank erosion where sediment can be generated by more frequent, lower-magnitude storms. Furthermore, the depositional response of large-magnitude storms may be buffered by transport lags, temporary storage, and a general diffusion of the magnitudes and frequencies of sediment contributions from the spatially variable distribution of erosion processes within the various tributaries. Certainly, the long-term record of sedimentation in Lake Tutira suggests that the magnitude and frequency of the erosional response varies with land use, vegetation type and climatic regime.

Kurzfassung

Sedimentproduktion, -speicherung und -austrag: Die anteilige Rolle von Ereignissen mit hoher Magnitude in steilen Einzugsgebieten. - Die Magnitude-Frequenz Analyse stellt eine Methode dar, im 32 km2 großen Tutira-Einzugsgebiet und dem 2205 km2 großen Flußeinzugsgebiet des Waipaoa die Effektivität seltener Ereignisse für die Erzeugung und den Transport von Sediment abzuschätzen. Beide Einzugsgebiete liegen im mit leicht erodierbaren Gesteinen ausgestatteten Hügelland des östlichen Teils der Nordinsel von Neuseeland. Flachgründige Hangrutschungen, ausgelöst durch Niederschlagsereignisse mit hoher Intensität, sind ein wichtiger Erosionsprozeß in der gesamten Region. Die Sedimentfolge des Tutira-Sees offenbart die Beziehung zwischen der Magnitude eines Ereignisses und der Sedimentproduktion des Tutira-Einzugsgebietes während der letzten 100 Jahre und veranschaulicht das Ausmaß, zu dem Veränderungen des Klimas und der Landnutzung die Menge des durch Hangrutschungen produzierten Sedimentes während der letzten 2250 Jahre beeinflußt haben. Prozesse, die den Sedimentaustrag des Waipaoa beeinflussen, werden mit Hilfe eines Sedimentbudget-Ansatzes untersucht. Es existiert eine starke Beziehung zwischen Magnitude und Frequenz von Hangerosion und Sedimentablagerung im Tutira-Einzugsgebiet, und Hangrutschungsereignisse mit hoher Magnitude und niedriger Frequenz waren verantwortlich für einen Großteil der Ablagerungen im Tutira-See seit Beginn der Europäischen Besiedlung. Im Einzugsgebiet des Waipaoa scheinen starke Niederschlagsereignisse im Vergleich mit den kumulativen Effekten von Ereignissen mit höherer Frequenz und niedrigerer Magnitude eine geringere Rolle zu spielen. Der Unterschied in der Effektivität von Niederschlagsereignissen hoher Magnitude ist wahrscheinlich dem niedrigeren relativen Beitrag zum Sedimentaustrag von Hangrutschungen im Vergleich mit anderen Erosionsprozessen wie Gully- und Ufererosion zuzuschreiben, wo Sediment durch höherfrequente Niederschläge mit niedrigerer Magnitude produziert werden kann. Außerdem kann die Ablagerungsreaktion auf Stürme mit hoger Magnitude durch Transportverzögerungen, vorübergehende Speicherung und ein allgemeines Verschwimmen der Magnituden und Frequenzen der Sedimentbeiträge der räumlich variabel verteilten Erosionsprozesse in den verschiedenen Subeinzugsgebieten gepuffert werden. Die langzeitliche Sedimentationsfolge im Tutira-See legt außderdem nahe, daß die Magnitude und Frequenz der Erosionsreaktion mit Landnutzung, Vegetationstyp und Klimabedingungen variiert.

Keywords

sediment productionsediment storagesediment output