Mecanismos de Geração de Escoamento Superficial

Os mecanismos de geração de escoamento superficial são os processos de encosta — escoamento superficial por excesso de infiltração e por excesso de saturação, e fluxo subsuperficial de tempestade — pelos quais a precipitação e o derretimento da neve se tornam fluxo de água em riachos.

Definition

Mecanismos de geração de escoamento superficial são os processos físicos pelos quais a água atinge um canal de riacho durante e após uma tempestade, principalmente escoamento superficial por excesso de infiltração, escoamento superficial por excesso de saturação e fluxo subsuperficial de tempestade.

Scope

Este tópico abrange as distintas vias que transformam a precipitação em escoamento superficial nas encostas, as condições sob as quais cada uma domina, e o conceito de área-fonte variável que descreve onde o escoamento superficial se origina dentro de uma bacia hidrográfica. Ele explica a origem física da resposta à tempestade que os tópicos de hidrograma e hidrograma unitário descrevem quantitativamente.

Core questions

• Quais são os principais mecanismos que geram o escoamento superficial de tempestade?
• Quando o escoamento superficial por excesso de infiltração domina em comparação com o escoamento por excesso de saturação?
• Como o fluxo subsuperficial de tempestade contribui para a resposta à tempestade?
• Onde dentro de uma bacia hidrográfica o escoamento superficial é gerado?

Key concepts

• Escoamento superficial por excesso de infiltração
• Escoamento superficial por excesso de saturação
• Fluxo subsuperficial de tempestade
• Área-fonte variável
• Contribuição de área parcial
• Fluxo de retorno

Key theories

Escoamento superficial por excesso de infiltração (Hortoniano)

Quando a intensidade da chuva excede a capacidade de infiltração, o excesso flui sobre a superfície; o mecanismo de Horton domina em ambientes áridos, perturbados ou de baixa permeabilidade, onde as capacidades de infiltração são facilmente excedidas.

Escoamento por excesso de saturação e áreas-fonte variáveis

Em bacias úmidas e vegetadas, o escoamento superficial é gerado onde o solo satura por baixo, com a chuva nessas áreas saturadas em expansão, ou áreas-fonte variáveis, escoando; isso reformulou o escoamento como proveniente de áreas parciais dinâmicas.

Mechanisms

O escoamento superficial por excesso de infiltração ocorre quando a chuva cai mais rápido do que o solo pode absorvê-la, de modo que o excedente escoa pela superfície. O escoamento por excesso de saturação ocorre onde o perfil do solo se enche de água por baixo, tipicamente perto de canais e em depressões topográficas, de modo que a chuva adicional não consegue infiltrar e escoa; essas áreas saturadas expandem e contraem, dando origem a áreas-fonte variáveis. O fluxo subsuperficial de tempestade é o movimento lateral rápido da água através de solos permeáveis em direção ao riacho.

Clinical relevance

Identificar o mecanismo dominante de escoamento superficial é essencial para prever a resposta a inundações, avaliar como o uso da terra, a compactação do solo e as mudanças florestais alteram o escoamento, direcionar áreas-fonte para controle da qualidade da água e da erosão, e estruturar modelos de chuva-escoamento apropriadamente.

History

A teoria de infiltração de Horton dominou até que experimentos de campo nas décadas de 1960 e 1970 por Hewlett, Dunne e outros demonstraram o escoamento superficial por excesso de saturação e o fluxo subsuperficial de tempestade em bacias úmidas e florestadas, substituindo um único mecanismo universal pelo reconhecimento de que o processo dominante varia com o ambiente.

Debates

Mecanismo dominante de escoamento superficial

O longo debate sobre se o escoamento superficial de tempestade é primariamente por excesso de infiltração (Hortoniano) ou por excesso de saturação e fluxo subsuperficial foi resolvido em uma visão dependente do contexto, na qual o clima, os solos, a vegetação e o uso da terra determinam qual mecanismo domina.

Key figures

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

Seminal works

• horton1933
• dunne1970
• hewlett1967

Frequently asked questions

O escoamento superficial é a principal fonte de fluxo de riachos em tempestades?

Nem sempre. Em muitas bacias úmidas e vegetadas, a maior parte do escoamento superficial de tempestade provém de áreas saturadas próximas aos canais e de fluxo subsuperficial rápido, em vez de escoamento superficial generalizado por excesso de infiltração, que é mais típico de terras áridas ou perturbadas.

O que é uma área-fonte variável?

É a parte de uma bacia hidrográfica, geralmente perto de riachos e em depressões úmidas, que se satura e gera escoamento superficial durante uma tempestade; essa área se expande à medida que a chuva continua e se contrai à medida que a bacia seca, de modo que a área produtora de escoamento é dinâmica.