วิธีการคำนวณการไหลบ่าของพื้นผิว

น้ำสามารถไหลได้หลายเส้นทางเมื่อตกลงมาจากฟากฟ้าในรูปของฝนและการตกตะกอนอื่นๆ และในที่สุดก็ซึมลงสู่พื้นดิน คุณสามารถทราบได้ว่าน้ำสามารถไหลผ่านเส้นทางเหล่านี้ที่จมลงไปในดินหรือวัสดุอื่นๆ ลงสู่พื้นโลกได้มากเพียงใดหลังจากฝนตกหนัก การไหลบ่าของน้ำที่ผิวดินเป็นวิธีหนึ่งในการกำหนดปริมาณน้ำที่เหตุการณ์เกิดหยาดน้ำฟ้าเกิดขึ้น

วิธีง่ายๆ ในการคำนวณการไหลบ่าสามารถบอกปริมาณน้ำที่พายุพัดมาสู่โลกได้ สำหรับพื้นที่ผิวที่กำหนด เช่น หลังคาหรือสนามหญ้า ให้คูณพื้นที่ด้วยนิ้วของปริมาณน้ำฝน แล้วหารด้วย 231 เพื่อให้ได้น้ำที่ไหลบ่าเข้ามาเป็นแกลลอน ตัวประกอบ 231 มาจากข้อเท็จจริงที่ว่าปริมาตร 1 แกลลอนเท่ากับ 231 ลูกบาศก์นิ้ว เมื่อคำนวณปริมาตรน้ำที่ไหลบ่าของหลังคา คุณสามารถใช้ aสูตรน้ำไหลบ่าโดยตรง(ใน³) ซึ่งเรียกร้องให้คูณพื้นที่ที่ครอบคลุมหลังคาด้วยนิ้วของปริมาณน้ำฝน

สมการที่ซับซ้อนและละเอียดยิ่งขึ้นจะพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ความผันแปรของปริมาณน้ำฝนที่พายุก่อตัวเมื่อเวลาผ่านไป วิธีหนึ่งที่เรียกว่าวิธีการที่มีเหตุผลใช้สมการตรรกยะ:​​

สำหรับค่าสัมประสิทธิ์การไหลบ่าค, อัตราการไหลสูงสุดคิว, ความเข้มของฝนผม(เป็นหน่วย/ชั่วโมง) และขนาดของพื้นที่อา(โดยปกติจะเป็นเอเคอร์)

ค่าสัมประสิทธิ์การไหลบ่าอื่นๆ ใช้หน่วยวัดที่แตกต่างกันสำหรับตัวแปรอื่นๆ เช่น พื้นที่ในหน่วย m² และความเข้มเป็น มม./ชม. มีตารางค่าสัมประสิทธิ์การไหลบ่าหลายตารางสำหรับคำนวณการไหลบ่าของสตอร์มวอเตอร์ เช่น ค่าสัมประสิทธิ์การไหลบ่า (C) เอกสารข้อเท็จจริง โดยคณะกรรมการควบคุมทรัพยากรน้ำแห่งรัฐแคลิฟอร์เนีย มีเครื่องคิดเลขออนไลน์สำหรับสูตรด้วยเช่นกัน เช่น หนึ่งเดียวโดย LMNO Engineering, Research, and Software.

คุณสามารถวัดอัตราการไหลสูงสุดได้ peakคิวใช้พายุหน่วยอุทกศาสตร์, การไหลบ่าของพายุเมื่อเวลาผ่านไปสำหรับสถานที่ที่ปริมาณน้ำฝนสะสมในแผ่นดิน, ไปยังหน่วยอินพุตของปริมาณน้ำฝน กราฟนี้ขึ้นอยู่กับแต่ละพายุเอง นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรสร้างอุทกศาสตร์จากการตรวจวัดปริมาณน้ำฝนระหว่างเกิดพายุ

พวกเขาทำเช่นนั้นในขณะที่จัดการกับปัญหาต่าง ๆ เช่นความแตกต่างในพื้นที่หรือเวลาที่ทำการวัด การคำนวณเหล่านี้ยังช่วยให้นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรสามารถสร้างแบบจำลองพายุโดยใช้เทคนิคการคำนวณ

โดยใช้ข้อมูลที่ได้จากการวัดเหล่านี้ นักวิจัยสามารถใช้ความน่าจะเป็นและสถิติเพื่อกำหนดแนวโน้มที่ฝนจะตกในอนาคตและชนิดของฝนที่อาจเกิดขึ้นได้ โดยใช้วิธีนี้โดยใช้ลักษณะเฉพาะสำหรับสภาพอากาศประเภทต่างๆ เช่น ปริมาณน้ำฝนที่มีความเข้มสูง และปริมาณน้ำฝนในระยะเวลาสั้นๆ ที่อาจเกิดขึ้นในภูมิภาคต่างๆ ของโลก ซึ่งช่วยให้ค้นหารูปแบบและแนวโน้มจากการคาดการณ์ในอนาคตได้

การวิจัยพบว่าประมาณ 50 เปอร์เซ็นต์ของฝนทั้งหมดเกิดขึ้นที่ความเข้มข้นมากกว่า 20 มม./ชั่วโมง ในขณะที่ประมาณ 20 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์เกิดขึ้นที่ 40 มม./ชม. หรือมากกว่า และความน่าจะเป็นเหล่านี้เกิดขึ้นโดยไม่ขึ้นกับปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยระยะยาวสำหรับ สถานที่

นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรนิยามการไหลบ่าเป็นส่วนหนึ่งของฝน หิมะละลาย หรือน้ำชลประทานที่รวมตัวกันเมื่อดินไม่สามารถดูดซับได้ จากการสังเกตเหล่านี้ นักวิจัยสามารถอธิบายปัจจัยต่างๆ เช่น ความรวดเร็วที่เกิดขึ้นหลังฝนตก หรือเรียกได้ว่าน้ำที่ไหลบ่าที่ผิวดิน การไหลเข้าของอากาศ หรือการไหลบ่าของพื้นดิน

​การไหลบ่าของพื้นผิวมาจากผิวดินโดยตรงอินเตอร์โฟลว์เป็นปรากฏการณ์ของการไหลที่เกิดขึ้นเมื่อชั้นวัสดุ เช่น ดิน ทำให้เกิดฝนสะสมบนผิวน้ำการไหลบ่าของพื้นดิน,โดยธรรมชาติสามารถสะสมสารปนเปื้อนในดินเช่นยาฆ่าแมลง

เครื่องมือที่ใช้ในการกำหนดการไหลบ่าส่งผลต่อความแม่นยำของข้อมูล คุณควรคำนึงถึงความแม่นยำของวิธีการวัดปริมาณน้ำฝน ระยะเวลาของปริมาณน้ำฝน วิธีการวัดปริมาณน้ำฝน กระจายตัว (รวมทั้งมีส่วนประกอบของลูกเห็บหรือหิมะ) ทิศทางที่พายุเคลื่อนตัวและสาเหตุอื่นใดที่อาจส่งผลต่อ สภาพภูมิอากาศ ซึ่งอาจอยู่ในช่วงตั้งแต่อุณหภูมิ ลม ความชื้น และความผันแปรตามฤดูกาล

คุณสมบัติอื่น ๆ ที่เป็นเอกลักษณ์เฉพาะของพื้นที่ฝนตก ได้แก่ ระดับความสูง ภูมิประเทศ รูปทรงแอ่ง พื้นที่ระบายน้ำ ชนิดของดินและความใกล้ชิดของบ่อน้ำ ทะเลสาบ อ่างเก็บน้ำ อ่างล้างมือ และส่วนประกอบอื่นๆ ของลุ่มน้ำที่อาจส่งผลกระทบได้ ไหลบ่า

ในขณะที่นักวิจัยศึกษาธรรมชาติของปรากฏการณ์เหล่านี้เกี่ยวกับธรณีวิทยา พวกเขาสามารถใช้ข้อมูลที่ได้รับเพื่อศึกษาปรากฏการณ์ในชั้นบรรยากาศในพื้นที่อื่นๆ ผลกระทบที่เกิดจากพื้นผิวและการไหลบ่าระหว่างพายุในสหรัฐอเมริกาและในแอมะซอนอาจแตกต่างกันอย่างมาก

จากการศึกษาพบว่าประมาณหนึ่งในสามของปริมาณน้ำฝนบนบกกลายเป็นน้ำที่ไหลบ่าในลำธารและแม่น้ำซึ่งนำไปสู่มหาสมุทรในที่สุด ปริมาณน้ำฝนอีกจำนวนหนึ่งจะหายไปจากการระเหย การคายน้ำ และการแทรกซึม (การแช่ในน้ำใต้ดิน) จากการศึกษารูปแบบเหล่านี้ท่ามกลางปรากฏการณ์การไหลบ่า นักวิจัยจะได้รับความเข้าใจมากขึ้นว่ามนุษย์มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างไรและปรากฏการณ์ของโลกเองผลิตขึ้นอย่างไร

ผลกระทบของมนุษย์ที่มีต่อโลกได้นำถนน อาคาร และโครงสร้างอื่นๆ ที่มนุษย์สร้างขึ้นมา ซึ่งลดความสามารถในการไหลลงสู่พื้นดินหรือเข้าถึงแม่น้ำและลำธาร การกระทำอื่นๆ ของมนุษย์ เช่น การกำจัดพืชพรรณและดิน และการสร้างพื้นผิวที่น้ำไม่สามารถเจาะได้จะเพิ่มการไหลบ่า ทำให้ปริมาณและความถี่ของน้ำท่วมจากลำธารเพิ่มขึ้น การสร้างความตระหนักรู้ของสาธารณชนและการสร้างการอภิปรายว่าสิ่งเหล่านี้สามารถทำร้ายโลกสามารถแก้ไขปัญหาเหล่านี้ได้อย่างไร

การขยายตัวของเมืองในเมืองต่างๆ ทั่วโลก ส่งผลกระทบต่อรูปแบบการไหลบ่าของพื้นผิว การเปรียบเทียบพฤติกรรมการไหลบ่าและการไหลของน้ำในพื้นที่ธรรมชาติ เช่น ป่าฝน กับที่มนุษย์สร้างขึ้น เช่น ถนนและเมืองทั่วไป ให้ความคิดแก่คุณว่าน้ำไหลตามธรรมชาติไปยังลำธารและแม่น้ำในสมัยก่อนนั้นง่ายเพียงใดในขณะที่พยายามดิ้นรนใน หลัง น้ำท่วมในเมืองเกิดขึ้น และอุทกศาสตร์ใช้รูปแบบที่ผิดปกติมากขึ้นในการวัดปริมาณน้ำฝนที่ตกลงมาเพื่อแสดงอันตรายนี้

มีหลายวิธีที่มนุษย์สามารถจัดการกับปัญหาสิ่งแวดล้อมเหล่านี้ได้ บุคคลที่ทำงานในฟาร์มและสวนสามารถจำกัดปริมาณปุ๋ยที่ใช้ และพื้นที่ในเมืองสามารถใช้พื้นผิวที่ไม่ผ่านเข้าไปได้น้อยลงเป็นขั้นตอนพื้นฐาน การปลูกสามารถช่วยได้เช่นกัน พืชบางชนิดมีวิธีธรรมชาติในการป้องกันการกัดเซาะไม่ให้เกิดขึ้น และสามารถจำกัดปริมาณการไหลบ่าที่เป็นอันตรายลงสู่แหล่งน้ำได้

การศึกษาว่าการไหลบ่าของอนุภาคในดินสามารถแสดงให้คุณเห็นว่ากระบวนการไหลบ่าส่งผลต่อมลภาวะของน้ำอย่างไร มลพิษที่ไม่ใช่แหล่งกำเนิดหมายถึงการพังทลายของดินที่เกิดจากมนุษย์และการใช้สารเคมีของผลกระทบเหล่านั้น

กระบวนการเหล่านี้ทำให้สารเคมีในดินเกาะติดกับน้ำหรือละลายในสารเคมีในลักษณะที่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม ตัวน้ำเองสามารถแพร่กระจายขยะ ปิโตรเลียม สารเคมี และปุ๋ยที่มีไนโตรเจนและฟอสฟอรัส เพื่อลดคุณภาพน้ำ

ลักษณะของดินเองสามารถส่งผลต่อกระบวนการที่มลพิษทางน้ำเกิดขึ้นจากการไหลบ่า ขึ้นอยู่กับความพรุน ปริมาณพื้นที่เปิดโล่งระหว่างเมล็ดในดิน ของดินที่อาจส่งผลเสียต่อการจัดเก็บและการเคลื่อนที่ของน้ำ

นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับความขรุขระของผิวดินซึ่งสามารถดักจับมลพิษได้ง่ายขึ้น การศึกษาลักษณะทางเคมีและทางกายภาพของน้ำในดินสามารถช่วยให้นักวิจัยมีแนวคิดที่ดีขึ้นในการแก้ไขปัญหามลพิษทางน้ำที่เกี่ยวข้องกับการไหลบ่า