Mécanismes de génération du ruissellement

Les mécanismes de génération du ruissellement sont les processus de versant, à savoir le ruissellement de surface par dépassement de la capacité d'infiltration et par saturation, ainsi que l'écoulement hypodermique rapide, par lesquels les précipitations (pluie et fonte des neiges) se transforment en écoulement fluvial.

Definition

Les mécanismes de génération du ruissellement sont les processus physiques par lesquels l'eau atteint un cours d'eau pendant et après un événement pluvieux, principalement le ruissellement de surface par dépassement de la capacité d'infiltration, le ruissellement de surface par saturation et l'écoulement hypodermique rapide.

Scope

Ce sujet aborde les différentes voies par lesquelles les précipitations se transforment en ruissellement sur les versants, les conditions dans lesquelles chacune prédomine, et le concept de zones sources variables qui décrit l'origine du ruissellement au sein d'un bassin versant. Il explique l'origine physique de la réponse hydrologique aux événements pluvieux que les sujets sur l'hydrogramme et l'hydrogramme unitaire décrivent quantitativement.

Core questions

• Quels sont les principaux mécanismes qui génèrent le ruissellement lors des événements pluvieux ?
• Quand le ruissellement de surface par dépassement de la capacité d'infiltration prédomine-t-il par rapport au ruissellement par saturation ?
• Comment l'écoulement hypodermique rapide contribue-t-il à la réponse hydrologique aux événements pluvieux ?
• Où le ruissellement est-il généré au sein d'un bassin versant ?

Key concepts

• Ruissellement de surface par dépassement de la capacité d'infiltration
• Ruissellement de surface par saturation
• Écoulement hypodermique rapide
• Zone source variable
• Contribution de zone partielle
• Écoulement de retour

Key theories

Ruissellement de surface par dépassement de la capacité d'infiltration (Hortonien)

Lorsque l'intensité des précipitations dépasse la capacité d'infiltration, l'excédent s'écoule à la surface ; le mécanisme de Horton prédomine dans les environnements arides, perturbés ou à faible perméabilité où les capacités d'infiltration sont facilement dépassées.

Ruissellement par saturation et zones sources variables

Dans les bassins versants humides et végétalisés, le ruissellement est généré là où le sol se sature par le bas, avec la pluie sur ces zones saturées en expansion, ou zones sources variables, qui ruisselle ; cela a redéfini le ruissellement comme provenant de zones partielles dynamiques.

Mechanisms

Le ruissellement de surface par dépassement de la capacité d'infiltration se produit lorsque la pluie tombe plus vite que le sol ne peut l'absorber, de sorte que le surplus s'écoule à la surface. Le ruissellement par saturation se produit lorsque le profil du sol se remplit d'eau par le bas, généralement près des cours d'eau et dans les dépressions topographiques, de sorte que toute pluie supplémentaire ne peut plus s'infiltrer et ruisselle ; ces zones saturées s'étendent et se contractent, formant des zones sources variables. L'écoulement hypodermique rapide est le mouvement latéral rapide de l'eau à travers les sols perméables vers le cours d'eau.

Clinical relevance

L'identification du mécanisme de ruissellement dominant est essentielle pour prédire la réponse aux crues, évaluer comment l'utilisation des terres, la compaction du sol et les changements forestiers modifient le ruissellement, cibler les zones sources pour le contrôle de la qualité de l'eau et de l'érosion, et structurer les modèles pluie-débit de manière appropriée.

History

La théorie de l'infiltration de Horton a dominé jusqu'à ce que des expériences de terrain menées dans les années 1960 et 1970 par Hewlett, Dunne et d'autres démontrent le ruissellement par saturation et l'écoulement hypodermique rapide dans les bassins versants humides et forestiers, remplaçant un mécanisme universel unique par la reconnaissance que le processus dominant varie selon l'environnement.

Debates

Mécanisme de ruissellement dominant

Le débat de longue date sur la question de savoir si le ruissellement des événements pluvieux est principalement un ruissellement de surface hortonien par dépassement de la capacité d'infiltration ou un ruissellement par saturation et un écoulement hypodermique rapide a été résolu par une vision dépendante du contexte, dans laquelle le climat, les sols, la végétation et l'utilisation des terres déterminent quel mécanisme prédomine.

Key figures

• Robert E. Horton
• Thomas Dunne
• John D. Hewlett

Seminal works

• horton1933
• dunne1970
• hewlett1967

Frequently asked questions

Le ruissellement de surface est-il la principale source d'écoulement fluvial lors des événements pluvieux ?

Pas toujours. Dans de nombreux bassins versants humides et végétalisés, la majeure partie du ruissellement des événements pluvieux provient des zones saturées proches des cours d'eau et de l'écoulement hypodermique rapide, plutôt que d'un ruissellement de surface généralisé par dépassement de la capacité d'infiltration, qui est plus typique des terres arides ou perturbées.

Qu'est-ce qu'une zone source variable ?

C'est la partie d'un bassin versant, généralement près des cours d'eau et dans les dépressions humides, qui devient saturée et génère du ruissellement lors d'un événement pluvieux ; cette zone s'étend à mesure que la pluie continue et se contracte à mesure que le bassin versant s'assèche, de sorte que la zone productrice de ruissellement est dynamique.