Escolament (hidrologia)

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure
Escolament
Escolament
Escolament llevant sediments en una zona agrícola

L'escolament (hidrologia, geomorfologia, geografia, ciència del sòl) és el moviment de les aigües continentals per influència de la gravetat[1][2] en forma concentrada o ramificada. Part de l’aigua de pluja que arriba a la superficie del sòl i es desplaça per acció de la gravetat.[3]

L’escolament és subterrani, o per filtració, en els terrenys calcaris, o per penetració per les diàclasis; quan no es produeix filtració, l’escolament és superficial.[4] L’escolament és determinat per factors climàtics, orogràfics, morfològics i biogeogràfics.

El balanç anual d’escolament és donat per l'índex d’escolament, altura en mm de l’aigua de pluja escolada durant un any, pel coeficient d’escolament, relació entre l’aigua escolada i la caiguda de pluges, i pel dèficit d’escolament, diferència entre l’índex pluviomètric i l’índex d’escolament (balanç hídric).[5] (es escorrentía; fr  écoulement; en runoff, flow)[1]

De tota l'aigua que cau sobre la superfície de la terra, una petita porció queda retinguda en les irregularitats del terreny (emmagatzematge superficial) i una altra part s'escola cap als rius: escolament superficial i va a parar al mar o als llacs. Aquestes són les aigües superficials, que també es nodreixen d’una part de les aigües subterrànies que en arribar a terra s'infiltren en el terreny i després tornen a sorgir a l'exterior.[6]

Quan la pluja cau sobre un sòl saturat o impermeable, comença a fluir terra avall. És fàcil d'observar el flux en una zona urbanitzada, però sovint és més difícil notar que flueix en un entorn natural. Durant una pluja intensa es poden observar petits rierols d'aigua que flueixen pendent avall. L'aigua fluirà pels canals a mesura que es desplaça cap a rieres, rierols i rius més grans.[7]

L'aigua forma solcs en el terreny, que es van fent més profunds i poden originar torrents i barrancs. En zones amb molt pendent, s'originen xaragalls, que són solcs profunds que deixen entre ells crestes de terreny sense erosionar. Quan aquests solcs conflueixen fins a desembocar en un sola conca es forma un torrent, que només duu aigua després d'una pluja forta. Altres agents geològics que modelen el relleu són: el vent, les glaceres, els rius, les aigües subterrànies i el mar

Factors climàtics que afecten l'escolament[modifica]

  • La durada i intensitat de la pluja: l'escolament total d'una tempesta està relacionat amb la durada i la intensitat de la pluja. La durada és la durada de la tempesta, i la intensitat és la velocitat a la qual plou. La taxa d'infiltració normalment disminueix amb el temps en les etapes inicials d'una tempesta. Així una tempesta de curta durada pot no produir escolament, mentre que una tempesta de menor intensitat però de llarga durada podria provocar escolament.
  • L'estació de l'any: En moltes àrees, hi ha un patró estacional definit quan és probable que es produeixin tempestes importants. Al voltant del període hivernal o estació latent, la coberta vegetal es redueix significativament per als camps de conreu i boscos, amb major mesura als boscos caducifolis. Els camps de conreu resten nus o poden restar-hi durant setmanes abans i després plantació. A les zones humides i semihumides, hi ha un augment gradual de la humitat del sòl durant el període latent.
  • Les condicions meteorològiques prèvies a la tempesta: El clima durant un període de 5 a 10 dies abans d'una tempesta pot afectar el nivell d'humitat del sòl a l'hora de la precipitació. Temperatures altes, vents, poca humitat i l'altà radiació solar augmenten l'evaporació i la transpiració (evapotranspiració). Això redueix el contingut d'humitat del sòl, proporciona més capacitat d'emmagatzematge i augmenta la infiltració.[4]

Altres factors que condicionen l'escolament[modifica]

  • Els factors geogràfics són la localització geogràfica de la conca i la morfologia. La localització geogràfica comprèn la latitud, longitud i altitud. La morfologia, el pendent de la conca, les superfícies per on l'aigua circulalliurement sense obstacles i el perfil dels cursos d'aigua.
  • Els factors hidrogeològics comprenen fonamentalment la permeabilitat dels terrenys i la profunditat de les capes freàtiques.
  • Els factors biològics comprenen fonamentalment la coberta vegetal i lacció humana.[8]

Tipus d'escolament en relació al sòl[modifica]

L’aigua procedent de la pluja es reparteix en els tipus d’escolament següents:

  • escolament superficial: moviment de l’aigua que circula més o menys lliurement sobre la superfície del sòl; està associat a un esdeveniment de pluja.
  • escolament subsuperficial: aigua infiltrada que es mou gairebé horitzontalment dins dels primers horitzons del sòl, parcialment o totalment saturats d’aigua; l’existència d’una capa relativament impermeable a poca profunditat afavoreix aquest tipus de moviment (anteriorment anomenat escolament hipodèrmic) i pot donar lloc a una capa freàtica penjada, que té un caràcter temporal;
  • escolament subterrani: aigua de percolació que es mou dins del sòl i la capa freàtica. Aigua que es mou dins del sòl i que és la responsable de la recàrrega dels aqüífers. Constitueix una part essencial del cicle hidrològic.[9]
  • escolament nival: està associat a la fusió de la neu en zones de muntanya; pot contribuir de forma significativa a l’escolament superficial.

Aquests processos tenen lloc a velocitats molt diferents. Per exemple, l’escolament superficial es mou ràpidament i pot donar lloc a crescudes.[3]

Escolament: paràmetres hidrològics i hidrogeològics[modifica]

Cabal d’escolament[modifica]

Volum d’aigua d’escolament per unitat de temps i de superfície. La seva equació de dimensions és: [L3L−2T−1].[10]

Fórmula Racional[modifica]

La fórmula racional és un model que té en compte, a més de l'àrea de la conca, la intensitat de la precipitació. Si s'accepta que durant la pluja, o al menys una vegada assolit el cabal d'equilibri, no canvia la capacitat d'infiltració de la conca, es pot escriure la fórmula racional:

on: Q (m3/s) Cabal punta corresponent a un període de retorn donat. C Coeficient d’escolament, adimensional, representa la fracció de pluja que vessa de forma directa. I (mm/h) Màxima intensitat mitjana de la pluja en l'interval de duració tc (temps de concentració), pel període de retorn donat. A (km²) Superfície de la conca. k (km²) Coeficient d'uniformitat, on es té en compte la irregularitat temporal de la pluja.[11]

Cabal de la punta d’escolament[modifica]

Correspon a la quantitat màxima d’aigua d’escolament d’una superfície per unitat de temps (Q(cabal) en m3 s1).

Segons la mida i les característiques de la conca, s’han proposat diverses fórmules per al càlcul del cabal d’escolament: mètode racional (fórmula de Ramser), fórmula de Chanier, fórmula de Frevert, mètode de Cook, mètode del nombre de corba i mètode de l’hidrograma unitari. sinònims:cabal màxim d'escolament o cabal crític d'escolament.(en runoff rate).[10][12]

Coeficient d’escolament[modifica]

Article principal: Coeficient d'escolament

En una conca, la relació entre el volum d’escolament i el volum de precipitació durant un període de temps determinat (esdeveniment diari, mensual o anual). Indica la proporció de pluja que realment contribueix a l’escolament. El coeficient d'escolament és adimensional i sempre inferior o igual a la unitat. Depèn de molts factors, entre els quals hi ha la intensitat de la pluja, la precipitació total registrada, la topografia, l’acumulació d’aigua a les depressions, la infiltració, la coberta vegetal, la intercepció de l’aigua per la vegetació o la permeabilitat del sòl. S’utilitza en alguns mètodes, com en el mètode racional, per a l’estimació de cabals màxims. Poden usar-se altres sinònims com: eficiència de l’escolament o taxa d’escolament (en runoff coeficient)[13]

Aquest mateix terme és usat en hidrogeologia però com a coeficient de l’escolament d’aigua a l’exutori d’una conca hidrològica (mesurat en m3) en relació amb la precipitació total esdevinguda en aquest territori durant un temps determinat o per a per a un determinat esdeveniment plujós.[14]

Escolament i erosionabilitat[modifica]

El sòl, en principi, absorbeix la pluja, però si és intensiva o insistent, depassarà la capacitat d'infiltació i començarà l'escolament o correntia. [...] Quan la infiltració i el flux superficial són depassats, l'aigua acaba circulant en una pel·lícula es desplaça per la superfície augmentant a poc a poc el volum i la velocitat.[...] en sòl saturat, la circulació esdevé gairebé contínua i més efectiva en el rentat i l'arrossegament. Vessant avall, el mantell comença a confluir en filets (riells o solcs); (en, rill erosion).[15] L'escolament en mantell i l'elemental concentració en filets constitueixen l'escolament superficial o flux de superfície, fenomen curt i esporàdic, a diferència del corrent fluvial. El flux superficial adopta diverses formes:

  • flux laminar: un mantell de només 1 0 2 cm de gruix flueix mansament sobre la cresta del vessant o per damunt de les roques nues de la part alta. L'erosió mecànica és migrada, però els ions, els col·loides i les argiles són arrossegats en solució o suspensió.
  • corrent turbulent: a les seccions amb més pendent de mig vessant l'aigua adquireix moment i turbulència i l'erosió mecànica esdevé possible.
  • corrent ondulant (surging): corrent d'envestides irregulars d'aigua impulsada pels regalls i des de dalt, produint l'efecte similar al del trencament de petites rescloses.

A part de la intensitat de l'escolament, l'efectivitat de l'erosió superficial prové de l'erosionabilitat de les roques adequades i atacables, ja preparades per la meteorització que expliquen denudacions de més de 2 mm/any en medi subàrid i gairebé iguals en certes condicions en medi intertropical humit.[16]

Referències[modifica]

  1. 1,0 1,1 «escolament, hidrologia». Termcat.cat, Diccionari de Geografia Física, 2022. [Consulta: 18 octubre 2022].
  2. «escolament, geologia». Diccionari de Geologia, IEC, 1997. [Consulta: 18 octubre 2022].
  3. 3,0 3,1 «escolament». Diccionari Multilingüe de la Ciència del Sòl, 2022. [Consulta: 18 octubre 2022].
  4. 4,0 4,1 «escolament superficial». Diccionari de Geologia, IEC, 2022. [Consulta: 19 octubre 2022].
  5. «escolament (geografia)». enciclopedia.cat, GEC, 2022. [Consulta: 18 octubre 2022].
  6. «Aigües superficials». Agència Catalana de l'Aigua, ACA, 2022. [Consulta: 19 octubre 2022].
  7. Hoogestraat, G.; Pelman, H.. «Surface Runoff and the Water Cycle» (en anglès). U.S.Geological Survey, USGS, 2018. [Consulta: 19 octubre 2022].
  8. «Capítulo 5 Escorrentía» (en castellà-espanyol). Escuela de Caminos UDC, 2022. [Consulta: 21 octubre 2022].
  9. «escolament subterrani». Diccionari Multilíngüe de la Ciència del Sòl, IEC, 2017. [Consulta: 21 octubre 2022].
  10. 10,0 10,1 «cabal d'escolament, cabal de punta d'escolament». Diccionari Multilíngüe de la Ciencia del Sòl, IEC, 2022. [Consulta: 19 octubre 2022].
  11. «Annex 9: Hidrologia i drenatge. Millora general. Condicionament. Millora del nivell de servei a la carretera C-17, Entre l’autopista AP-7 i la carretera BV-1432, PK 14+500 al PK 21+000. Tram: Parets del Vallès – Lliçà d’Amunt.» p. 4-5. www.parets.cat (Tec4 Ingenieros Constructores), 2022. [Consulta: 21 octubre 2022].
  12. «Appendix A-1: Runoff Peak Discharge Calculations. Rational Method - ASCE, 1992 and Rossmiller, 1980» (PDF) (en anglès). maine Dpt.of Environmental Protection, 2022. [Consulta: 20 octubre 2022].
  13. «coeficient d'escolament». Diccionari Multilíngüe de la Ciència del Sòl, 2017. [Consulta: 19 octubre 2022].
  14. «coeficient d'escolament, hidrogeologia». Diccionari de Geologia, Institut d'Estudis Catalans, 1997. [Consulta: 19 octubre 2022].
  15. «erosió per solcs». Diccionari Multilíngüe de la Ciència del Sòl, IEC, 2005. [Consulta: 21 octubre 2022].
  16. Rosselló i Verger, V.M.. «El desenolupament de vessants». A: Manual de Geografia Física. 2a ed.. Universitat de València, Volum 8 Sèrie Materials, 1998, p. 300-301. ISBN 8437034663, 9788437034669. 

Enllaços externs[modifica]

Càlcul de l'escolament (Runoff calculations) en anglès