Comment calculer le ruissellement de surface

L'eau peut emprunter de nombreuses voies lorsqu'elle tombe du ciel sous forme de pluie et d'autres précipitations, et s'infiltre finalement dans le sol. Vous pouvez déterminer la quantité d'eau qui peut s'écouler par ces chemins qui s'enfoncent dans le sol ou d'autres matériaux dans la terre après de fortes pluies. Le ruissellement de surface de l'eau est un moyen de déterminer la quantité d'eau produite par un événement de précipitation.

Des méthodes simples et directes de calcul du ruissellement peuvent vous indiquer la quantité d'eau que les tempêtes apportent à la terre. Pour une superficie donnée comme un toit ou une cour, multipliez la superficie par les pouces de pluie et divisez par 231 pour obtenir le ruissellement en gallons. Le facteur 231 vient du fait que le volume de 1 gallon équivaut à 231 pouces cubes. Lors du calcul du volume de ruissellement du toit, vous pouvez utiliser unformule de ruissellement direct(dans dans³) qui appelle à multiplier la surface qui couvre le toit par les pouces de pluie.

Des équations plus nuancées et compliquées prennent en compte des facteurs tels que les variations de la quantité de pluie créée par une tempête au fil du temps. Une méthode, connue sous le nom deMéthode rationnelleutilise leÉquation rationnelle:​​

pour le coefficient de ruissellementC, taux de ruissellement de pointeQ, intensité des précipitationsje(en pouces/heure) et la taille de la zoneUNE(généralement en acres).

D'autres coefficients de ruissellement utilisent différentes unités de mesure pour les autres variables telles que la superficie en m² et intensité en mm/h. Plusieurs tableaux de coefficients de ruissellement existent pour le calcul du ruissellement des eaux pluviales, comme le Fiche d'information sur le coefficient de ruissellement (C) par le Conseil de contrôle des ressources en eau de l'État de Californie. Des calculatrices en ligne existent également pour la formule elle-même, comme celui de LMNO Engineering, Research, and Software.

Vous pouvez mesurer le taux de ruissellement de pointeQen utilisant une tempêteHydrogramme unitaire, le ruissellement d'une tempête au fil du temps pour un endroit où les précipitations s'accumulent dans le sol, à l'unité d'entrée des précipitations. Ce graphique dépend de la tempête individuelle elle-même. Les scientifiques et les ingénieurs créent des hydrogrammes à partir des mesures des précipitations pendant les tempêtes elles-mêmes.

Ils le font tout en abordant des problèmes tels que les différences de superficie ou de temps sur lesquelles les mesures sont effectuées. Ces calculs donnent également aux scientifiques et aux ingénieurs un moyen de modéliser les tempêtes à l'aide de techniques informatiques.

En utilisant les données qu'ils obtiennent de ces mesures, les chercheurs peuvent ensuite utiliser des probabilités et des statistiques pour déterminer la probabilité qu'il pleuve à l'avenir et quel type de précipitation peut se produire. Pour ce faire, ils utilisent des caractéristiques pour divers types de conditions météorologiques, telles que les précipitations de haute intensité et de courte durée qui peuvent se produire dans des régions de nombreuses parties du monde. Cela leur permet de rechercher des modèles et des tendances à partir desquels ils peuvent former des prédictions sur l'avenir.

La recherche a montré qu'environ 50 pour cent de toutes les pluies se produisent à une intensité supérieure à 20 mm/heure alors qu'environ 20 à 30 pour cent se produit à 40 mm/heure ou plus, et ces probabilités se produisent indépendamment des précipitations moyennes à long terme pour Emplacements.

Les scientifiques et les ingénieurs définissent le ruissellement comme la partie des précipitations, de la fonte des neiges ou de l'eau d'irrigation qui s'accumule lorsque la terre ne peut pas l'absorber. À partir de ces observations, les chercheurs peuvent expliquer des facteurs tels que la rapidité avec laquelle il apparaît après la pluie ou s'il peut être appelé ruissellement de surface, écoulement intermédiaire ou ruissellement au sol.

​Ruissellement superficielprovient directement de la surface terrestre.Interfluxest le phénomène d'écoulement qui se produit lorsqu'une couche de matière telle que le sol provoque l'accumulation de pluie en surface.Ruissellement terrestre,de par sa nature, peut accumuler des contaminants du sol comme des pesticides.

Les instruments utilisés pour déterminer le ruissellement affectent la précision des données. Vous devez prendre en compte la précision de la façon dont vous avez mesuré la quantité de précipitations, la durée des précipitations, la façon dont les précipitations se distribue (y compris s'il contient des composants de grésil ou de neige), la direction de la tempête et toute autre cause pouvant affecter la climat. Cela peut aller de la température au vent, à l'humidité et aux variations de la saison.

D'autres caractéristiques plus propres aux zones de précipitations elles-mêmes comprennent l'altitude, la topographie, la forme du bassin, la zone de drainage, type de sol et la proximité des étangs, des lacs, des réservoirs, des puits et d'autres éléments du bassin qui peuvent affecter ruissellement.

Comme les chercheurs étudient la nature de ces phénomènes par rapport à la géologie, ils peuvent utiliser les données et les informations qu'ils obtiennent pour étudier des phénomènes dans l'atmosphère dans d'autres domaines. Les effets dus à la surface et au ruissellement entre les tempêtes aux États-Unis et celles en Amazonie peuvent être très différents les uns des autres.

Des études ont montré qu'environ un tiers des précipitations terrestres finissent sous forme de ruissellement dans les ruisseaux et les rivières qui finissent par se diriger vers l'océan. L'autre quantité de précipitations est perdue soit par évaporation, soit par transpiration, soit par infiltration (trempage dans les eaux souterraines). En étudiant ces modèles parmi les phénomènes de ruissellement, les chercheurs acquièrent une meilleure compréhension de la façon dont les humains affectent l'environnement et ce que les phénomènes de la Terre eux-mêmes produisent.

L'impact humain sur la Terre a créé des routes, des bâtiments et d'autres structures artificielles qui ont réduit la capacité du ruissellement à s'infiltrer dans le sol ou à atteindre les rivières et les ruisseaux. D'autres actions humaines comme l'enlèvement de la végétation et du sol et la création de surfaces que l'eau ne peut pénétrer augmentent le ruissellement. Ils ont fait augmenter le volume et la fréquence des crues des cours d'eau. Sensibiliser le public et créer des discussions sur la façon dont ceux-ci peuvent nuire à la planète peuvent résoudre ces problèmes.

L'urbanisation dans les villes du monde entier a affecté les schémas de ruissellement sur les surfaces. Comparer le comportement du ruissellement et de l'écoulement de l'eau dans les zones naturelles telles que les forêts tropicales humides à ceux créés par l'homme comme les routes et les villes en général peut vous donner une idée de la facilité avec laquelle l'eau s'écoule naturellement vers ses ruisseaux et rivières dans le premier tout en luttant pour le faire dans le dernier. Des inondations urbaines se produisent et les hydrogrammes prennent des formes plus irrégulières pour mesurer la quantité de pluie qui tombe pour montrer ce danger.

Il existe de nombreuses façons pour les humains de résoudre ces problèmes environnementaux. Les personnes travaillant dans les fermes et les jardins peuvent limiter la quantité d'engrais qu'elles utilisent et les zones urbaines peuvent utiliser moins de surfaces impénétrables comme étapes de base. La plantation peut aussi aider. Certaines plantes ont des moyens naturels d'empêcher l'érosion de se produire, ce qui peut limiter la quantité de ruissellement nocif dans les cours d'eau.

Étudier comment les particules du sol peuvent être captées par le ruissellement peut vous montrer comment les processus de ruissellement peuvent affecter la pollution de l'eau. La pollution de source diffuse fait référence à l'érosion des sols causée par l'homme et aux applications chimiques de ces effets.

Ces processus font que les produits chimiques contenus dans le sol adhèrent à l'eau ou s'y dissolvent d'une manière qui pollue l'environnement. L'eau elle-même peut répandre des déchets, du pétrole, des produits chimiques et des engrais qui transportent de l'azote et du phosphore pour réduire la qualité de l'eau.

Les caractéristiques du sol lui-même peuvent affecter le processus par lequel la pollution de l'eau se produit à la suite du ruissellement. Cela peut dépendre de la porosité, de la quantité d'espace libre entre les grains du sol, du sol qui peut nuire au stockage et au mouvement de l'eau.

Elle dépend aussi de la rugosité de la surface du sol qui permet de capter plus facilement les polluants. L'étude de la nature chimique et physique de l'eau en présence de sol peut donner aux chercheurs de meilleures idées sur la façon d'aborder les problèmes de pollution de l'eau en ce qui concerne le ruissellement.