Dòng chảy mặt

Dòng chảy bề mặt xảy ra khi đất có lượng nước cung cấp vượt quá độ thấm tối đa, nước này có thể là nước mưa, nước tan ra hoặc nước từ nguồn khác chảy qua đất. Đây là một phần chính của vòng tuần hoàn nước và là tác nhân của nước xói mòn.Robert E. Horton, The Horton Papers (1933)Keith Beven, Robert E. Horton's perceptual model of infiltration processes, Hydrological Processes, Wiley Intersciences DOI 10:1002 hyp 5740 (2004)

Dòng chảy tạo ra trên bề mặt trước khi đạt được kênh thì có thể gọi là không đáng kể. Nếu một nguồn không đáng kể chứa chất gây ô nhiễm nhân tạo thì dòng chảy được gọi là nguồn gây ô nhiễm không đáng kể. Một diện tích hay một vùng được giới hạn bởi các đường phân thủy và được khống chế bởi một mạng sông được gọi là lưu vực thoát nước. Khi dòng chảy trên mặt đất, nó có thể nhận chất gây ô nhiễm như xăng, dầu thuốc trừ sâu hoặc phân bón mà trở thành nguồn xả ô nhiễm không đáng kể.

Ngoài gây xói mòn và ô nhiễm nước, dòng chảy mặt là nguyên nhân chính gây lũ lụt đô thị dẫn đến thiệt hại tài sản..

Nguồn gốc

Dòng chảy mặt có thể được tạo ra bởi mưa, tuyết rơi hoặc sự tan chảy của tuyết, hay sông băng.

Tuyết và sông băng tan chảy chỉ xảy ra ở những khu vực đủ lạnh cho các thành băng vĩnh cửu. Thường tuyết tan sẽ đạt đỉnh vào mùa xuân và sông băng tan chảy vào mùa hè, dẫn đến lưu vực dòng chảy ở các sông bị ảnh hưởng bởi chúng. Yếu tố quyết định tỷ lệ của sự tan chảy của sông băng tuyết hoặc là cả hai nhiệt độ không khí và thời gian của ánh sáng mặt trời. Ở các vùng núi cao, suối thường xuyên tăng lên vào những ngày nắng và rơi vào những mây vì lý do này.

Ở những nơi không có tuyết, dòng chảy sẽ đến từ lượng mưa. Tuy nhiên, không phải tất cả lượng mưa sẽ sản xuất dòng chảy vì lưu trữ trong đất. Trên đất cực kỳ cổ xưa của Úc và Nam Phi, rễ proteoid với các mạng vô cùng dày đặc của họ lông rễ có thể hấp thụ quá nhiều nước mưa như để ngăn dòng chảy ngay cả khi một số lượng lớn lựu lượng mưa vào mùa thu.Trong các khu vực này, thậm chí trên đất sét ít nứt, số lượng cao của lượng mưa và bốc hơi là tiềm năng cần thiết để tạo ra bất kỳ dòng chảy bề mặt.

Dòng chảy mặt khi đất được bão hòa

Dòng chảy mặt xảy ra khi cường độ mưa vượt quá tốc độ thấm của đất và tổng lượng mưa lớn hơn độ thiếu bão hòa của đất. Thường xảy ra trong đất khô cằn và bán khô hạn, nơi có cường độ mưa cao và khả năng thấm nước kém.

Bão hòa dòng chảy trên mặt dư thừa 

Khi đất bão hòa và lưu trữ đầy, và tiếp tục mưa, lượng mưa sẽ ngay lập tức tạo ra dòng chảy bề mặt. Mức độ ẩm của đất tiền đề là một yếu tố ảnh hưởng đến thời gian cho đến khi đất trở nên bão hòa. Dòng chảy này được gọi là bão hòa dòng chảy trên mặt dư thừa hoặc bão hòa dòng chảy trên mặt. Nó còn được gọi là Hewlettian dòng chảy

Độ ẩm tiền đề của đất

Đất sẽ có một độ ẩm sau khi nhận nước mưa, Độ ẩm ảnh hưởng đến khả năng thấm nước. Trong cơn mưa tiếp theo, độ ẩm của đất này sẽ ảnh hưởng đến tốc độ bão hòa của đất. Một khi đất đã bão hòa mà vẫn nhận được nguồn nước cung cấp thì dòng chảy mặt sẽ xảy ra.

Ảnh hưởng của con người

Đô thị hóa làm tăng dòng chảy bề mặt, bằng cách tạo ra nhiều hơn các bề mặt không thấm nước như vỉa hè và các tòa nhà, không cho phép thẩm thấu của nước xuống qua đất đến tầng nước ngầm. Thay vào đó dòng chảy nước mưa được dẫn trực tiếp vào suối hoặc cống rãnh, nơi xói mòn và bồi lắng có thể là vấn đề lớn, ngay cả khi không phải là lũ lụt.

Khi con người thải các chất ô nhiễm do vào dòng chảy, tác động của con người được mở rộng tạo ra ô nhiễm nguồn nước. Các chất ô nhiễm này có thể tiếp cận với các vùng nước tiếp nhận khác nhau như suối, sông, hồ, cửa sông và đại dương, ngay cả vào các hệ thống nước và hệ sinh thái liên quan đến con người.. với những thay đổi hóa học của nước

Một báo cáo năm 2008 của Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Hoa Kỳ xác định chất lượng nước mưa đô thị như một vấn đề hàng đầu của nước các ở Mỹ.

Tác động của dòng chảy mặt

xói mòn và lắng đọng

Dòng chảy mặt gây xói mòn bề mặt Trái Đất, lắng đọng là việc tích tụ các vật liệu xói mòn.. Có bốn loại xói mòn chính: xói mòn bắn tóe (sự di chuyển và vận động của các hạt dưới tác động của các hạt mưa), xâm thực mương xói (sự xâm thực đất và các đá mềm chủ yếu do nước chảy tạo thành các mương hẹp và thường có nước vào lúc mưa to, sau nước lũ hoặc do nước băng tan, xói mòn bề mặt (rửa lũa trên mặt), xói mòn lòng suối

Xói mòn bắn tóe là kết quả của vụ va chạm cơ học của hạt mưa với mặt đất. Hạt đất sai vị trí trở nên lơ lửng trong dòng chảy bề mặt và đưa vào sông suối. xăm thực mương xói  xảy ra khi sức mạnh của dòng chảy đủ mạnh mà nó cắt giảm một kênh được xác định rõ. Các kênh có thể được làm nhỏ như một cm rộng hoặc lớn như vài mét. xói mòn bề mặt là giao thông vận tải đường bộ của dòng chảy mà không có một kênh được xác định rõ. Trong trường hợp xói mòn lòng suối, một lượng lớn vật liệu có thể được vận chuyển trong một khoảng thời gian nhỏ. Xói mòn lòng suối là tiêu hao của các ngân hàng hoặc đáy dòng chảy của sông, lạch nhanh chóng

Năng suất cây trồng giảm thường do xói mòn, và những hiệu ứng này được nghiên cứu trong lĩnh vực bảo tồn đất. Các hạt đất thực hiện trong dòng chảy thay đổi kích thước từ khoảng 0,001 mm đến 1,0 mm đường kính. Hạt lớn hơn giải quyết trên một khoảng cách vận chuyển ngắn, trong khi các hạt nhỏ có thể được thực hiện trên một khoảng cách dài lơ lửng trong cột nước. Xói mòn của đất bùn có chứa các hạt nhỏ hơn tạo ra độ đục và giảm truyền tải ánh sáng, phá vỡ hệ sinh thái thủy sinh.

Toàn bộ các phần của quốc gia đã được trả lại không hiệu quả bởi sự xói mòn. Trên trung tâm cao cao nguyên của Madagascar, khoảng mười phần trăm diện tích đất của quốc gia đó, hầu như toàn bộ cảnh quan là không có các thảm thực vật, với rãnh rãnh xói mòn thường vượt quá 50 mét sâu và rộng một cây số. Canh tác nương rẫy là một hệ thống canh tác mà đôi khi kết hợp các dấu gạch chéo và ghi phương pháp ở một số vùng trên thế giới. Xói mòn làm mất đất đầu màu mỡ và làm giảm khả năng sinh sản và chất lượng của các sản phẩm nông nghiệp của mình.

Công nghiệp hiện đại là một nguyên nhân chính gây xói mòn. Trong một số khu vực tại Mỹ vành đai ngô, hơn 50 phần trăm của bản gốc đất mặt đã được mang đi trong vòng 100 năm qua.

Tác động môi trường

 Các vấn đề môi trường chính liên quan đến dòng chảy là những tác động  nước bề mặt, nước ngầm và đất thông qua vận chuyển các chất ô nhiễm nước trên các hệ thống này. Cuối cùng các hậu quả dịch vào nguy cơ sức khỏe con người, xáo trộn hệ sinh thái và ảnh hưởng thẩm mỹ đến tài nguyên nước. Một số các chất gây ô nhiễm tạo ra tác động lớn nhất đối với nước mặt phát sinh từ dòng chảy là dầu khí, thuốc diệt cỏ và phân bón. Sự hấp thu lượng của dòng chảy bề mặt của thuốc trừ sâu và các chất ô nhiễm khác đã được nghiên cứu từ những năm 1960, và đầu tiếp xúc với thuốc trừ sâu nước đã được biết đến để tăng cường độc tố. Trong trường hợp nước mặt, ảnh hưởng ô nhiễm nguồn nước, kể từ khi sông suối đã nhận được dòng chảy mang theo hóa chất khác nhau hoặc trầm tích. Khi nước bề mặt được sử dụng như nước uống cung cấp, họ có thể bị tổn hại liên quan đến nguy cơ sức khỏe và uống nước thẩm mỹ (có nghĩa là, mùi, màu sắc và độ đục hiệu ứng). Ô nhiễm nước bề mặt có nguy cơ làm thay đổi quá trình trao đổi chất của thủy loài mà họ lưu trữ; những thay đổi này có thể dẫn đến tử vong, chẳng hạn như cá chết, hoặc thay đổi sự cân bằng của quần thể hiện tại. Tác động cụ thể khác đang giao phối động vật, sinh sản, trứng và ấu trùng khả năng tồn tại, sự sống còn vị thành niên và năng suất cây trồng. Một số nghiên cứu cho thấy dòng chảy bề mặt của thuốc trừ sâu, chẳng hạn như DDT, có thể làm thay đổi giới tính của loài cá di truyền.

Dòng chảy bề mặt xảy ra trong rừng có thể cung cấp nitơ khoáng sản và phosphor cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng. Nước chảy tràn trong rừng lá kim cũng được làm giàu với axit humic và có thể dẫn đến humification của các cơ quan nước

Trong trường hợp nước ngầm, vấn đề chính là ô nhiễm nước uống. Liên quan đến ô nhiễm đất, nước chảy có thể có hai con đường quan trọng của mối quan tâm. Thứ nhất, nước chảy có thể trích xuất chất gây ô nhiễm đất và mang chúng theo hình thức ô nhiễm nước đến môi trường sống thủy sản thậm chí còn nhạy cảm hơn. Thứ hai, dòng chảy có thể gửi tiền chất gây ô nhiễm trên đất hoang sơ, tạo ra sức khỏe hoặc hậu quả sinh thái

Vấn đề nông nghiệp

Bên cạnh đó, các vấn đề nông nghiệp liên quan đến việc vận chuyển hóa chất nông nghiệp (nitrat, phosphat, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ..) thông qua dòng chảy bề mặt. Kết quả này xảy ra khi sử dụng hóa chất là quá mức hoặc kém theo thời gian đối với lượng mưa cao. Dòng chảy bị ô nhiễm không chỉ là một sự lãng phí hóa chất nông nghiệp, mà còn là một mối đe dọa môi trường hệ sinh thái vùng hạ lưu.

Lũ lụt

Lũ lụt xảy ra khi nguồn nước cung vượt quá lưu lượng miền thoát. Tần suất mà điều này xảy ra được mô tả bởi một thời gian trở lại đây. Lũ lụt là một quá trình tự nhiên, trong đó duy trì thành phần và các quá trình của hệ sinh thái, nhưng nó cũng có thể được thay đổi bằng cách sử dụng đất thay đổi như kỹ thuật sông. Lũ lụt có thể gây cả lợi lẫn hại cho xã hội. Theo nền nông nghiệp sông Nile, họ  đã lợi dụng lũ lụt làm lắng các chất dinh dưỡng có lợi cho cây trồng. Tuy nhiên, vì số lượng và tính nhạy cảm của các khu định cư tăng, lũ lụt ngày càng trở thành một mối nguy hiểm tự nhiên. Trong khu vực đô thị, dòng chảy bề mặt là nguyên nhân chính của lũ lụt đô thị, nổi tiếng với tác động lặp đi lặp lại và tốn kém của nó đối với cộng đồng.Tác động xấu: thiệt hại về người, thiệt hại tài sản, gây ô nhiễm nguồn nước, mất mùa, và trật khớp và xã hội vô gia cư tạm thời. Lũ lụt là một trong những tàn phá nhất của thiên tai

Tham khảo

Thể loại:Thủy văn học
Thể loại:Ô nhiễm nước
Thể loại:Ô nhiễm đất
Thể loại:Thủy lợi
Thể loại:Hiện tượng Trái Đất
Thể loại:Thủy sinh thái học
Thể loại:Hóa môi trường
Thể loại:Ô nhiễm đại dương