กระบวนการลุ่มน้ำและการไหลบ่า
กระบวนการลุ่มน้ำและการไหลบ่าเกี่ยวข้องกับการที่น้ำฝนและหิมะละลายในพื้นที่รับน้ำถูกแบ่งออกเป็นการซึมผ่าน การกักเก็บ และการไหลบ่า และการที่น้ำไหลบ่านั้นถูกรวมศูนย์และส่งไปยังทางออก
Definition
กระบวนการลุ่มน้ำและการไหลบ่าคือชุดของกลไกทางกายภาพที่ปริมาณน้ำฝนที่ตกลงมาในลุ่มน้ำถูกแบ่ง กักเก็บ และส่งผ่านเป็นการไหลบ่าไปยังทางออกของลุ่มน้ำ โดยพิจารณาในระดับของเนินเขาและพื้นที่รับน้ำ
Scope
ขอบเขตนี้ครอบคลุมกลไกบนเนินเขาที่ทำให้เกิดการไหลของลำธาร กรอบงานยูนิตไฮโดรกราฟที่เชื่อมโยงปริมาณน้ำฝนกับกราฟแสดงการไหลของน้ำท่วมที่เกิดขึ้น โครงสร้างทางธรณีสัณฐานของพื้นที่รับน้ำและการส่งผ่านการไหลของน้ำผ่านพื้นที่เหล่านั้น และกรณีพิเศษของการสะสมและการละลายของหิมะ ซึ่งเชื่อมโยงกระบวนการที่กระจายตัวของพื้นผิวโลกกับการไหลที่เข้มข้นซึ่งศึกษาภายใต้ธรณีวิทยาน้ำผิวดิน
Sub-topics
Core questions
- น้ำฝนกลายเป็นน้ำในลำธารบนเนินเขาด้วยกลไกใดบ้าง?
- ยูนิตไฮโดรกราฟเชื่อมโยงปริมาณน้ำฝนที่มีประสิทธิภาพกับไฮโดรกราฟการไหลบ่าได้อย่างไร?
- รูปร่างของลุ่มน้ำ เครือข่ายการระบายน้ำ และการส่งผ่านควบคุมจังหวะการไหลได้อย่างไร?
- การสะสมและการละลายของหิมะควบคุมการไหลบ่าในพื้นที่หนาวเย็นและภูเขาได้อย่างไร?
Key concepts
- ความสามารถในการซึมผ่านและการไหลบ่าบนผิวดิน
- ส่วนเกินจากการอิ่มตัวและพื้นที่ต้นกำเนิดที่แปรผัน
- ยูนิตไฮโดรกราฟและการสังเคราะห์
- เครือข่ายการระบายน้ำและธรณีสัณฐานของลุ่มน้ำ
- การส่งผ่านการไหลและเวลาการรวมตัว
- การสะสมและการละลายของหิมะ
Key theories
- การไหลบ่าบนผิวดินส่วนเกินจากการซึมผ่าน (Hortonian)
- เมื่อความเข้มของปริมาณน้ำฝนเกินความสามารถในการซึมผ่านของดิน ส่วนเกินจะไหลบ่าไปบนผิวดิน แนวคิดของ Horton เชื่อมโยงความสามารถในการซึมผ่านกับการเกิดการไหลบ่าจากพายุ และเป็นแนวคิดหลักในการคิดเกี่ยวกับการไหลบ่าจากน้ำฝนในยุคแรกๆ
- ส่วนเกินจากการอิ่มตัวและพื้นที่ต้นกำเนิดที่แปรผัน
- ในพื้นที่รับน้ำที่มีความชื้นและมีพืชพรรณจำนวนมาก การไหลบ่าเกิดขึ้นเมื่อดินอิ่มตัวจากด้านล่าง ดังนั้นการไหลบ่าจากพายุจึงมาจากพื้นที่ต้นกำเนิดบางส่วนหรือที่แปรผันที่ขยายตัวออกไป แทนที่จะมาจากทั่วทั้งลุ่มน้ำอย่างสม่ำเสมอ
- ยูนิตไฮโดรกราฟ
- ยูนิตไฮโดรกราฟถือว่าพื้นที่รับน้ำเป็นระบบเชิงเส้นที่การตอบสนองต่อหน่วยของปริมาณน้ำฝนที่มีประสิทธิภาพสามารถนำมาสังเคราะห์กับลำดับปริมาณน้ำฝนเพื่อคาดการณ์ไฮโดรกราฟการไหลบ่า ซึ่งเป็นเครื่องมือพื้นฐานของอุทกวิทยาพื้นที่รับน้ำประยุกต์
Clinical relevance
การทำความเข้าใจการเกิดการไหลบ่าเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการคาดการณ์น้ำท่วม การออกแบบระบบระบายน้ำฝนและระบบระบายน้ำ การประเมินปริมาณน้ำที่ได้จากพื้นที่รับน้ำ การประเมินผลกระทบทางอุทกวิทยาของการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินและป่าไม้ และการจัดการแหล่งน้ำที่ขับเคลื่อนด้วยการละลายของหิมะ
History
ทฤษฎีการซึมผ่านของ Horton ในทศวรรษ 1930 ได้กำหนดการไหลบ่าเป็นการไหลบ่าส่วนเกินจากการซึมผ่าน การศึกษาภาคสนามในทศวรรษ 1960 และ 1970 โดยเฉพาะอย่างยิ่งโดย Hewlett และ Dunne ได้เปิดเผยการไหลบ่าส่วนเกินจากการอิ่มตัวและพื้นที่ต้นกำเนิดที่แปรผันในพื้นที่รับน้ำที่มีความชื้น ซึ่งเป็นการปรับเปลี่ยนความเข้าใจว่าลุ่มน้ำสร้างการไหลของลำธารได้อย่างไร และเป็นข้อมูลสำหรับแบบจำลองแบบกระจายในภายหลัง
Debates
- กลไกหลักในการเกิดการไหลบ่า
- นักอุทกวิทยาถกเถียงกันว่าการไหลบ่าจากพายุส่วนใหญ่เกิดจากการไหลบ่าบนผิวดินส่วนเกินจากการซึมผ่านแบบ Hortonian หรือจากการไหลบ่าส่วนเกินจากการอิ่มตัวและการไหลใต้ผิวดินจากพายุจากพื้นที่ต้นกำเนิดที่แปรผัน ปัจจุบันเป็นที่ยอมรับว่ากลไกหลักขึ้นอยู่กับสภาพภูมิอากาศ ดิน พืชพรรณ และการใช้ที่ดิน
Key figures
- Robert E. Horton
- Thomas Dunne
- Keith J. Beven
Related topics
Seminal works
- dingman2015
- horton1933
- dunne1970
Frequently asked questions
- ทำไมน้ำฝนทั้งหมดจึงไม่ไหลลงสู่แม่น้ำ?
- น้ำฝนส่วนใหญ่ซึมลงสู่ดิน ถูกพืชพรรณดักจับ หรือถูกกักเก็บในแอ่ง และส่วนใหญ่จะระเหยหรือคายน้ำในภายหลัง มีเพียงส่วนที่เกินจากการซึมผ่านและการกักเก็บ หรือส่วนที่ไหลออกมาจากพื้นที่อิ่มตัวเท่านั้นที่กลายเป็นน้ำในลำธาร
- ลุ่มน้ำคืออะไร?
- ลุ่มน้ำ หรือพื้นที่รับน้ำ คือพื้นที่ดินที่ระบายปริมาณน้ำฝนทั้งหมดที่ตกลงมาไปยังทางออกร่วมกัน เช่น จุดหนึ่งบนแม่น้ำ ซึ่งเป็นหน่วยพื้นที่พื้นฐานสำหรับการวิเคราะห์การไหลบ่าและสมดุลน้ำ