آليات توليد الجريان السطحي
آليات توليد الجريان السطحي هي العمليات التي تحدث على المنحدرات التلية، والجريان السطحي الزائد عن الارتشاح والزائد عن التشبع، والجريان تحت السطحي الناتج عن العواصف، والتي من خلالها تتحول الأمطار وذوبان الثلوج إلى جريان مائي في المجاري المائية.
Definition
آليات توليد الجريان السطحي هي العمليات الفيزيائية التي يصل بها الماء إلى مجرى مائي أثناء العاصفة وبعدها، وبشكل رئيسي الجريان السطحي الزائد عن الارتشاح، والجريان السطحي الزائد عن التشبع، والجريان تحت السطحي الناتج عن العواصف.
Scope
يغطي هذا الموضوع المسارات المتميزة التي تحول الهطول إلى جريان سطحي على المنحدرات التلية، والظروف التي تسود فيها كل آلية، ومفهوم منطقة المصدر المتغيرة الذي يصف من أين ينشأ الجريان السطحي داخل مستجمع مائي. ويوضح هذا الموضوع الأصل الفيزيائي لاستجابة العواصف التي تصفها مواضيع الهيدروغراف والهيدروغراف الوحدوي كميًا.
Core questions
- ما هي الآليات الرئيسية التي تولد الجريان السطحي الناتج عن العواصف؟
- متى يسود الجريان السطحي الزائد عن الارتشاح مقابل الجريان الزائد عن التشبع؟
- كيف يساهم الجريان تحت السطحي الناتج عن العواصف في استجابة العاصفة؟
- أين يتولد الجريان السطحي داخل مستجمع مائي؟
Key concepts
- الجريان السطحي الزائد عن الارتشاح
- الجريان السطحي الزائد عن التشبع
- الجريان تحت السطحي الناتج عن العواصف
- منطقة المصدر المتغيرة
- مساهمة المنطقة الجزئية
- التدفق الراجع
Key theories
- الجريان السطحي الزائد عن الارتشاح (الهورتوني)
- عندما تتجاوز شدة هطول الأمطار قدرة الارتشاح، يتدفق الفائض على السطح؛ تهيمن آلية هورتون في البيئات القاحلة أو المضطربة أو ذات النفاذية المنخفضة حيث تتجاوز قدرات الارتشاح بسهولة.
- الجريان الزائد عن التشبع ومناطق المصدر المتغيرة
- في المستجمعات المائية الرطبة والمغطاة بالنباتات، يتولد الجريان السطحي حيث تتشبع التربة من الأسفل، مع جريان الأمطار على هذه المناطق المشبعة المتوسعة، أو مناطق المصدر المتغيرة؛ وقد أعاد هذا المفهوم تعريف الجريان السطحي على أنه يأتي من مناطق جزئية ديناميكية.
Mechanisms
يحدث الجريان السطحي الزائد عن الارتشاح عندما يهطل المطر أسرع مما يمكن للتربة امتصاصه، فيتدفق الفائض على السطح. ويحدث الجريان الزائد عن التشبع عندما يمتلئ قطاع التربة بالماء من الأسفل، عادةً بالقرب من المجاري المائية وفي المنخفضات الطبوغرافية، بحيث لا يمكن للمطر الإضافي أن يتسرب ويجري على السطح؛ وتتوسع هذه المناطق المشبعة وتتقلص، مما يعطي مناطق مصدر متغيرة. أما الجريان تحت السطحي الناتج عن العواصف فهو الحركة الجانبية السريعة للمياه عبر التربة النفاذة نحو المجرى المائي.
Clinical relevance
يعد تحديد آلية الجريان السطحي السائدة أمرًا ضروريًا للتنبؤ باستجابة الفيضانات، وتقييم كيفية تأثير استخدام الأراضي، وضغط التربة، وتغير الغابات على الجريان السطحي، وتحديد المناطق المصدر للتحكم في جودة المياه والتعرية، وهيكلة نماذج الأمطار والجريان السطحي بشكل مناسب.
History
هيمنت نظرية هورتون للارتشاح حتى أظهرت التجارب الميدانية في الستينيات والسبعينيات من قبل هيوليت ودون وآخرين الجريان السطحي الزائد عن التشبع والجريان تحت السطحي الناتج عن العواصف في المستجمعات المائية الرطبة والغابات، مما استبدل آلية عالمية واحدة بالاعتراف بأن العملية السائدة تختلف باختلاف البيئة.
Debates
- آلية الجريان السطحي السائدة
- تم حل الجدل الطويل الأمد حول ما إذا كان الجريان السطحي الناتج عن العواصف هو في الأساس جريان سطحي هورتوني زائد عن الارتشاح أو جريان زائد عن التشبع وجريان تحت سطحي ناتج عن العواصف، إلى رؤية تعتمد على السياق حيث يحدد المناخ والتربة والنباتات واستخدام الأراضي الآلية السائدة.
Key figures
- Robert E. Horton
- Thomas Dunne
- John D. Hewlett
Related topics
Seminal works
- horton1933
- dunne1970
- hewlett1967
Frequently asked questions
- هل الجريان السطحي هو المصدر الرئيسي لتدفق المجاري المائية في العواصف؟
- ليس دائمًا. في العديد من المستجمعات المائية الرطبة والمغطاة بالنباتات، يأتي معظم الجريان السطحي الناتج عن العواصف من المناطق المشبعة القريبة من المجاري المائية ومن التدفق السريع تحت السطحي بدلاً من الجريان السطحي الواسع النطاق الزائد عن الارتشاح، والذي يعد أكثر شيوعًا في الأراضي القاحلة أو المضطربة.
- ما هي منطقة المصدر المتغيرة؟
- هي جزء من مستجمع مائي، عادةً بالقرب من المجاري المائية وفي المنخفضات الرطبة، يصبح مشبعًا ويولد جريانًا سطحيًا أثناء العاصفة؛ تتوسع هذه المنطقة مع استمرار هطول الأمطار وتتقلص مع جفاف المستجمع المائي، لذا فإن المنطقة المنتجة للجريان السطحي ديناميكية.