ธรณีสัณฐานวิทยาของลุ่มน้ำและการไหลของน้ำ

ธรณีสัณฐานวิทยาของลุ่มน้ำเป็นการจำแนกลักษณะของลุ่มน้ำและเครือข่ายการระบายน้ำ และการไหลของน้ำเป็นการอธิบายว่าคลื่นน้ำท่วมเคลื่อนที่และลดทอนลงอย่างไรผ่านทางน้ำและอ่างเก็บน้ำ

Definition

ธรณีสัณฐานวิทยาของลุ่มน้ำคือการศึกษาเชิงปริมาณเกี่ยวกับรูปร่าง ลักษณะภูมิประเทศ และเครือข่ายการระบายน้ำของลุ่มน้ำ; การไหลของน้ำคือการคำนวณว่ากราฟอุทกวิทยาของน้ำท่วมเปลี่ยนแปลงขนาดและช่วงเวลาอย่างไรเมื่อเคลื่อนที่ผ่านช่วงทางน้ำหรืออ่างเก็บน้ำ

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมการอธิบายเชิงปริมาณของเครือข่ายการระบายน้ำและสัณฐานวิทยาของลุ่มน้ำ อิทธิพลของสิ่งเหล่านี้ต่อการตอบสนองทางอุทกวิทยา และการไหลของคลื่นน้ำท่วมผ่านทางน้ำและแหล่งเก็บน้ำทั้งในเชิงอุทกวิทยาและอุทกศาสตร์ โดยเชื่อมโยงโครงสร้างทางกายภาพของลุ่มน้ำเข้ากับช่วงเวลาและรูปร่างของการไหลบ่าของน้ำ

Core questions

• เครือข่ายการระบายน้ำและลุ่มน้ำถูกอธิบายเชิงปริมาณอย่างไร?
• รูปร่างของลุ่มน้ำมีอิทธิพลต่อการตอบสนองทางอุทกวิทยาอย่างไร?
• คลื่นน้ำท่วมลดทอนและล่าช้าลงอย่างไรเมื่อเคลื่อนที่ลงสู่ปลายน้ำ?
• วิธีการไหลของน้ำทั้งในเชิงอุทกวิทยาและอุทกศาสตร์ถูกนำมาใช้อย่างไร?

Key concepts

• การจัดลำดับลำน้ำและอัตราส่วนการแตกแขนง
• ความหนาแน่นของการระบายน้ำ
• สัณฐานวิทยาและลักษณะภูมิประเทศของลุ่มน้ำ
• เวลาการรวมตัว
• การไหลของน้ำทางอุทกวิทยา (Muskingum)
• การไหลของน้ำทางอุทกศาสตร์ (Saint-Venant)

Key theories

สัณฐานวิทยาการระบายน้ำเชิงปริมาณ

Horton ซึ่งต่อมาได้รับการปรับปรุงโดย Strahler ได้กำหนดกฎของการจัดลำดับลำน้ำ การแตกแขนง และความหนาแน่นของการระบายน้ำ ซึ่งเป็นการวัดโครงสร้างเครือข่ายเชิงปริมาณและเชื่อมโยงรูปร่างของลุ่มน้ำเข้ากับพฤติกรรมการกัดเซาะและอุทกวิทยา

กราฟอุทกวิทยาหน่วยทันทีเชิงธรณีสัณฐานวิทยา

Rodriguez-Iturbe และ Valdes ได้มาจากฟังก์ชันการตอบสนองของลุ่มน้ำจากโครงสร้างทางธรณีสัณฐานวิทยาของเครือข่ายการระบายน้ำ โดยเชื่อมโยงรูปร่างของลุ่มน้ำเข้ากับกราฟอุทกวิทยาโดยตรง และช่วยในการคาดการณ์ในลุ่มน้ำที่ไม่มีสถานีวัด

การไหลของน้ำท่วม

วิธีการไหลของน้ำทางอุทกวิทยา (เช่น Muskingum) และการไหลของน้ำทางอุทกศาสตร์โดยอิงจากสมการ Saint-Venant คำนวณการเคลื่อนที่และการลดทอนของคลื่นน้ำท่วมที่ปลายน้ำผ่านทางน้ำและอ่างเก็บน้ำ

Clinical relevance

สัณฐานวิทยาของการระบายน้ำและการไหลของน้ำถูกนำมาใช้ในการประมาณช่วงเวลาและจุดสูงสุดของน้ำท่วม การออกแบบและการดำเนินงานของทางน้ำและอ่างเก็บน้ำเพื่อการควบคุมน้ำท่วม การถ่ายโอนข้อมูลอุทกวิทยาไปยังลุ่มน้ำที่ไม่มีสถานีวัด และการจัดหาส่วนประกอบการไหลของน้ำในทางน้ำสำหรับแบบจำลองอุทกวิทยาแบบกระจาย

History

กฎของ Horton ในปี 1945 ได้ริเริ่มการศึกษาเชิงปริมาณเกี่ยวกับสัณฐานวิทยาของลุ่มน้ำ ซึ่งได้รับการขยายโดย Strahler และคนอื่นๆ; วิธีการไหลของน้ำท่วมได้รับการพัฒนาควบคู่กันไปตลอดศตวรรษที่ 20 และกราฟอุทกวิทยาหน่วยทันทีเชิงธรณีสัณฐานวิทยาในปี 1979 ได้รวมโครงสร้างเครือข่ายเข้ากับการตอบสนองทางอุทกวิทยา

Key figures

• Robert E. Horton
• Arthur N. Strahler
• Ignacio Rodriguez-Iturbe

Seminal works

• horton1945
• rodriguez1979
• chow1988

Frequently asked questions

ลำดับลำน้ำคืออะไร?

ลำดับลำน้ำคือการกำหนดหมายเลขของทางน้ำในเครือข่ายการระบายน้ำตามตำแหน่งในลำดับชั้น: ลำน้ำที่เล็กที่สุดที่ไม่มีแขนงคือลำดับที่หนึ่ง และลำดับจะเพิ่มขึ้นเมื่อลำน้ำที่มีลำดับเท่ากันมารวมกัน ซึ่งเป็นการวัดขนาดและโครงสร้างของเครือข่าย

การไหลของน้ำคำนวณอะไร?

การไหลของน้ำคำนวณว่ากราฟอุทกวิทยาของน้ำท่วมเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อเคลื่อนที่ผ่านช่วงแม่น้ำหรืออ่างเก็บน้ำ โดยทั่วไปจะล่าช้าลงและลดระดับลงและขยายจุดสูงสุดออกไปเมื่อคลื่นถูกหน่วงและเก็บกัก ซึ่งจำเป็นสำหรับการพยากรณ์น้ำท่วมปลายน้ำและการดำเนินงานของอ่างเก็บน้ำ