L'eau de surface est la partie du cycle de l'eau pendant laquelle l'eau liquide s'écoule à la surface de la terre.
L'infiltration est définie comme le mouvement descendant de l'eau à travers la surface du sol dans le profil du sol.
Le taux d'infiltration est directement influencé par les caractéristiques physiques du sol, la couverture du sol, la teneur en humidité du sol, la température du sol, le type de précipitation et l'intensité des précipitations.
Chaque fois que le taux de précipitation est supérieur à la capacité d'infiltration, un ruissellement de surface se produira.
Le sol est composé de particules minérales, de matière organique et de « l'espace poreux », le vide ou l'espace interstitiel entre les particules du sol.
Le degré de saturation des espaces interstitiels du sol détermine ses conditions d'humidité.
La quantité d'infiltration est limitée par l'espace interstitiel disponible dans le sol. Il est très important de connaître les conditions d'humidité du sol lorsque l'on essaie de modéliser le ruissellement généré par une averse.
Le ruissellement est la partie des précipitations qui ne s'infiltre pas dans le sol.
Au fur et à mesure que le sol devient saturé, moins d'infiltration aura lieu. Pour des averses identiques, la quantité de ruissellement pluvial variera en fonction des conditions d'humidité du sol.
Un graphique d'écoulement est appelé un hydrogramme. La forme de l'hydrogramme est influencée par les caractéristiques de l'averse et du bassin versant.
Les parties du ruissellement comprennent l'écoulement de surface, l'écoulement hypodermique, le débit de base et l'écoulement fluvial.