Infiltration Theory for Hydrologic Applications

Here is your state-of-the-art guidebook through soil infiltration theory in response to hydrologic problems. By focusing on the theoretical basis of physically based infiltration functions and their application, Infiltration Theory for Hydrologic Applications presents an in-depth review of current issues and concerns. For scientists wishing concise and robust equations that can be applied in models for a variety of objectives

Rainfall–runoff modelling of railway embankment steep slopes

A distributed 1D rainfall–runoff model is presented. It consists of the Saint Venant continuity andmomentum equations for overland flow and a modified Green-Ampt model for the infiltration on railway embankmentsteep slopes. The model is applied to adjacent 10-m-wide erosion control experimental plots with differentpercentages of grass cover. A relationship between the 2-day antecedent rainfall and initial moisture content wasestablished and used to predict the saturated hydraulic conductivity (Ks). Average values of Ks for 0, 50 and 100%grass cover were found to be 0.1, 1.19 and 2.56 mm/h, respectively. For the majority of cases, the model simulatedrunoff with acceptable accuracy, 68% having Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) values above 0.50. The averageNSE value varied between 0.60 and 0.80, with 0% grass-covered plots yielding the highest values. As expected,the runoff volume decreased with increasing percentage of grass cover

Modelo hidrológico para estimativa do escoamento superficial em áreas agrícolas A hydrologic model to estimate the surface runoff in agricultural lands

Desenvolveu-se um modelo hidrológico para estimar o escoamento superficial em áreas sob condições agrícolas. O modelo é baseado na análise dos diversos processos associados ao balanço hídrico e nele se usa a equação de intensidade, duração e freqüência da precipitação para estimar a intensidade de precipitação e a equação de Green-Ampt modificada por Mein-Larson, para estimar a velocidade de infiltração permitindo, também, a consideração da interceptação pela cobertura vegetal e do armazenamento de água sobre a superfície do solo por meio de diferentes metodologias. O escoamento superficial começa após a capacidade de armazenamento sobre a superfície do solo ter sido preenchida, e é calculado subtraindo-se a velocidade de infiltração da água no solo da intensidade de precipitação durante o intervalo de tempo em que a intensidade da chuva é maior que a velocidade de infiltração. Resultados de um experimento de validação do modelo e duas aplicações práticas são apresentados, sendo que os resultados obtidos com o modelo foram muito próximos daqueles observados no campo.<br>A hydrologic model was developed to estimate the surface runoff under agricultural conditions. The model is process-based and uses the intensity-duration-frequency equation to calculate the rainfall intensity and the Green-Ampt-Mein-Larson equation to estimate the infiltration rate. The runoff begins after the maximum surface storage on the soil surface has been reached. It is calculated by subtracting the infiltration rate from the rainfall intensity during the interval of time that the rainfall intensity is greater than the infiltration rate. The model also allows the calculation of the deep percolation and the actual soil-water content. Results from a validation experiment and two practical applications of the model are also presented. The results obtained with the model were approximately the same as those observed in the field

Erosão em entressulcos sob caatinga e culturas agrícolas Interrill erosion under shrub and crop systems

Dentre as formas de erosão hídrica do solo, a erosão em entressulcos é uma das que causam maiores danos no processo produtivo dos solos utilizados na agricultura, por provocar perdas de solo, água e nutrientes. Frente a isso, o presente trabalho visou avaliar a proteção ambiental promovida pela cobertura vegetal da caatinga, do feijão-guandu (Cajanus cajan) e da batata-doce (Ipomoea batatas Lam) em relação ao solo descoberto, bem como o efeito das práticas de cultivos dessas culturas, por meio das taxas da erosão em entressulcos e das características hidráulicas do escoamento superficial vinculado à erosão em entressulcos, em um Luvissolo. Para isso, foi implementada uma série de 20 chuvas simuladas em Serra Talhada, município do semi-árido do Estado de Pernambuco, sob os seguintes tratamentos: (1) solo descoberto; (2) solo coberto pela cultura do feijão-guandu (Cajanus cajan); (3) solo coberto pela cultura da batata-doce (Ipomoea batatas Lam.); (4) solo coberto por Caatinga semi-arbustiva. Todos os regimes de escoamento superficial obtidos foram laminar lento. As coberturas vegetais proporcionadas pela Caatinga e pelo guandu, que deram origem aos maiores valores de cobertura do solo, responderam pelas menores taxas de concentração de sedimentos e desagregação do solo na erosão em entressulcos, em decorrência da maior rugosidade hidráulica da superfície do solo promovida por essas vegetações. As taxas de concentração de sedimentos no cultivo da batata-doce foram iguais às do solo descoberto, por conta do revolvimento do solo na preparação das leiras de plantio, e determinou as maiores taxas de desagregação do solo entre as coberturas vegetais; em contrapartida, as leiras permitiram retenção do escoamento superficial. As coberturas vegetais Caatinga, guandu e batata-doce e as respectivas rugosidades hidráulicas impostas ao escoamento superficial determinaram reduções exponenciais das perdas de solo. A cobertura vegetal da Caatinga semi-arbustiva proporcionou o menor coeficiente de escoamento superficial (C = 0,32), em decorrência de sua maior cobertura do solo, da maior resistência hidráulica e do não-revolvimento do solo.<br>Among the different forms of water erosion, interrill erosion is one of the most deleterious to the productivity of soils used in agriculture, causing losses of soil, water and nutrients. This study sought to evaluate the efficiency of environmental protection by the Shrub cover types caatinga, Guandu (Cajanus cajan) and sweet potato (Ipomoea potatoes Lam) as compared to bare soil, as well as the effect of these crops on the interrill erosion and hydraulic properties of surface runoff in a Inceptisol. For this purpose, a series of 20 simulated rainfall events in Serra Talhada - PE, Brazil, semiarid area, on the following treatments: (1) bare soil; (2) soil covered with Guandu (Cajanus cajan); (3) soil covered with sweet potato (Ipomoea potatoes Lam.); (4) soil covered with caatinga (dry forest vegetation). All runoff flow regimes were laminar and slow. The lowest rates of sediment concentration and soil detachment in the interrills were observed for caatinga and Guandu covers, the species with the highest values of soil cover, due to the higher hydraulic soil surface roughness of these crops. The sediment concentration rates in sweet potato were equal to those of bare soil, due to soil revolving to prepare the planting furrows and the rates of soil detachment were the highest of all plant covers; on the other hand, the furrows retained surface runoff. Similarly, the plant covers caatinga, Guandu and sweet potato with the respective hydraulic roughness restricting runoff resulted in exponential reductions of soil losses. The runoff coefficient in the soil covered by caatinga vegetation was the lowest (0.2) due to the greatest soil cover, roughness and absence of soil tillage