عمليات مستجمعات المياه والجريان السطحي
تتعلق عمليات مستجمعات المياه والجريان السطحي بكيفية تقسيم الأمطار وذوبان الثلوج في مستجمع مائي إلى تسرب وتخزين وجريان سطحي، وكيفية تركيز هذا الجريان وتوجيهه إلى المصب.
Definition
عمليات مستجمعات المياه والجريان السطحي هي مجموعة الآليات الفيزيائية التي يتم من خلالها تقسيم وتخزين ونقل الهطول الساقط على حوض تصريف كجريان سطحي إلى مخرج الحوض، مع الأخذ في الاعتبار على نطاق المنحدر والمستجمع المائي.
Scope
تغطي هذه المنطقة آليات المنحدرات التي تولد تدفق المجاري المائية، وإطار الهيدروغراف الوحدوي الذي يربط هطول الأمطار بالهيدروغراف الفيضاني الناتج، والبنية الجيومورفولوجية للمستجمعات المائية وتوجيه التدفق من خلالها، والحالة الخاصة لتراكم الثلوج وذوبانها. وهي تربط العمليات المنتشرة لسطح الأرض والتدفقات المركزة التي يتم تناولها ضمن هيدرولوجيا المياه السطحية.
Sub-topics
Core questions
- بأي آليات يتحول هطول الأمطار إلى تدفق مائي على منحدر؟
- كيف يربط الهيدروغراف الوحدوي الأمطار الفعالة بالهيدروغراف الجاري؟
- كيف تتحكم شكل الحوض وشبكة الصرف وتوجيه التدفق في توقيت التدفق؟
- كيف يحكم تراكم الثلوج وذوبانها الجريان السطحي في المناطق الباردة والجبلية؟
Key concepts
- قدرة التسرب والتدفق السطحي
- فائض التشبع ومناطق المصدر المتغيرة
- الهيدروغراف الوحدوي والالتفاف
- شبكة الصرف وجيومورفولوجيا الحوض
- توجيه التدفق ووقت التركيز
- تراكم الثلوج وذوبانها
Key theories
- التدفق السطحي الزائد عن التسرب (هورتوني)
- عندما تتجاوز شدة هطول الأمطار قدرة التربة على التسرب، يتدفق الفائض على السطح؛ ربط مفهوم هورتون قدرة التسرب بتوليد الجريان السطحي للعواصف وسيطر على التفكير المبكر في هطول الأمطار والجريان السطحي.
- فائض التشبع ومناطق المصدر المتغيرة
- في العديد من المستجمعات المائية الرطبة والمغطاة بالنباتات، يتولد الجريان السطحي حيث تصبح التربة مشبعة من الأسفل، بحيث يأتي الجريان السطحي للعواصف من مناطق مصدرية جزئية أو متغيرة تتوسع بدلاً من أن تكون موحدة عبر الحوض.
- الهيدروغراف الوحدوي
- يعامل الهيدروغراف الوحدوي المستجمع المائي كنظام خطي يمكن أن تتفاعل استجابته لوحدة من الأمطار الفعالة مع تسلسل هطول الأمطار للتنبؤ بالهيدروغراف الجاري، وهو أداة أساسية في هيدرولوجيا المستجمعات المائية التطبيقية.
Clinical relevance
يعد فهم توليد الجريان السطحي أمرًا ضروريًا للتنبؤ بالفيضانات، وتصميم أنظمة مياه الأمطار والصرف الصحي، وتقدير إنتاجية المياه من المستجمعات المائية، وتقييم الآثار الهيدرولوجية لتغير استخدام الأراضي والغابات، وإدارة إمدادات المياه المدفوعة بذوبان الثلوج.
History
نظرت نظرية هورتون للتسرب في ثلاثينيات القرن الماضي إلى الجريان السطحي على أنه فائض تسرب؛ وكشفت الدراسات الميدانية في الستينيات والسبعينيات، ولا سيما من قبل هيوليت ودون، عن فائض التشبع والجريان السطحي للمناطق المصدرية المتغيرة في المستجمعات المائية الرطبة، مما أعاد تشكيل فهم كيفية توليد مستجمعات المياه لتدفق المجاري المائية وأثر في النماذج الموزعة اللاحقة.
Debates
- الآلية السائدة لتوليد الجريان السطحي
- ناقش علماء الهيدرولوجيا ما إذا كان الجريان السطحي للعواصف يهيمن عليه التدفق السطحي الزائد عن التسرب الهورتوني أو فائض التشبع والتدفق تحت السطحي للعواصف من مناطق مصدرية متغيرة؛ ومن المسلم به الآن أن الآلية السائدة تعتمد على المناخ والتربة والنباتات واستخدام الأراضي.
Key figures
- Robert E. Horton
- Thomas Dunne
- Keith J. Beven
Related topics
Seminal works
- dingman2015
- horton1933
- dunne1970
Frequently asked questions
- لماذا لا تتدفق جميع الأمطار إلى الأنهار؟
- يتسرب جزء كبير من الأمطار إلى التربة، أو تعترضه النباتات، أو يتم تخزينه في المنخفضات، ويتبخر أو يتبخر جزء كبير منه لاحقًا؛ فقط الجزء الذي يتجاوز التسرب والتخزين، أو الذي يخرج من المناطق المشبعة، يصبح تدفقًا مائيًا.
- ما هو مستجمع المياه؟
- مستجمع المياه، أو حوض التصريف، هو مساحة الأرض التي تصرف جميع الأمطار الساقطة عليها إلى مخرج مشترك، مثل نقطة على النهر؛ وهو الوحدة المكانية الأساسية لتحليل الجريان السطحي وميزان المياه.