عند الحديث عن الدورة الهيدرولوجية، يجب التمييز بين عدة أحداث تحدد تدفق المياه. أحد هذه الأحداث هو الجريان السطحي، وهو تدفق المياه - سواءً كانت أمطارًا أو ثلوجًا أو سوائل أخرى - فوق سطح الأرض. يُعدّ هذا عنصرًا أساسيًا في الدورة المائية.
في هذه المقالة ، سوف نخبرك ما هو الجريان السطحي وأهميته ومن أين يتولد.
ما هو الجريان السطحي
عندما نتحدث عن الجريان السطحي، فإننا نشير إلى الجريان الذي يحدث على سطح الأرض قبل وصوله إلى مجرى مائي، كالنهر أو البحيرة. يشمل هذا الجريان مياه الأمطار وأي سوائل أخرى ناتجة عن تصريفات ملوثة. يُطلق على الجريان السطحي الذي يحدث قبل وصوله إلى مجرى مائي اسم مصدر غير محدد. وإذا احتوى هذا المصدر غير المحدد على ملوثات اصطناعية، يُعرف بتلوث المصدر غير المحدد.
تُعرف المنطقة بأكملها المسؤولة عن تصريف مياه الأمطار إلى المياه الجوفية، والتي تُشكل بدورها أساسًا للعديد من الموارد المائية، باسم مستجمع المياه. ومن المعروف أن النشاط البشري يُسهم في جريان العديد من الأسمدة الكيميائية والنفايات الصناعية الأخرى إلى المياه السطحية. لذا، من الضروري تحليل ما إذا كانت مياه الأمطار الجارية على الأرض قادرة على حمل الملوثات الموجودة في التربة. قد تشمل هذه الملوثات، على سبيل المثال لا الحصر، الزيوت والمبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب والأسمدة. يُعد فهم وجود هذه الملوثات في مياه الأمطار السطحية أمرًا بالغ الأهمية لفهم تأثيرها على البيئة والصحة، لذا يُنصح بالاطلاع على المزيد من المعلومات حول الفيضانات وآثارها .
أصل وتوليد الجريان السطحي
كما ذُكر سابقًا، يمكن أن ينشأ الجريان السطحي من الهطول المطري أو من ذوبان الثلوج والجليد في الأنهار الجليدية. عندما يذوب الثلج من الأنهار الجليدية خلال موسم الذوبان، فإنه يحدث عادةً في المناطق الباردة نسبيًا. ويبلغ هذا الجريان السطحي ذروته عادةً في الربيع مع ارتفاع درجات الحرارة . تذوب الأنهار الجليدية تمامًا في الصيف، مما يؤدي إلى أقصى تدفق للجريان السطحي ويؤثر على مستويات الأنهار. كل هذه المياه تزيد في النهاية من تدفق الأنهار وتآكل التربة. العامل الحاسم في معدل ذوبان الثلوج أو الجليد هو درجة حرارة الهواء ومدة الإشعاع الشمسي الساقط. لمعرفة المزيد عن هذه العمليات، من المفيد الرجوع إلى معلومات حول علم المياه الجوفية.
يشير مصطلح "على شكل حرف V" إلى الوديان الجليدية، حيث تتراكم كميات كبيرة من المياه في فترة وجيزة. ولا يتدفق النهر بقوة كافية لتآكل الأرض وتغيير شكلها إلا خلال فترة ذوبان الجليد. أما الوادي على شكل حرف U فهو وادٍ تقليدي، ويتشكل نتيجة ثبات تدفق النهر فيه على مدار العام. كما تشهد هذه الوديان فترات انخفاض في تدفق المياه خلال أشهر الصيف.
المناطق الجبلية العالية بها تيارات ترتفع في الأيام المشمسة وتنخفض في الأيام الملبدة بالغيوم بسبب قلة الإشعاع الشمسي. في المناطق التي لا يوجد فيها ثلوج ، يأتي الجريان السطحي من هطول الأمطار. وتجدر الإشارة إلى أنه ليس كل هطول الأمطار يولد جريانًا. يتولد جريان الأمطار عندما لا تستطيع التربة تخزين كمية كبيرة من الماء بسبب هطول الأمطار الغزيرة.
على سبيل المثال، توجد في أستراليا وجنوب أفريقيا تربة قديمة جداً تنمو فيها جذور بروتينية. تتميز هذه الجذور بكثافتها العالية وكثرة شعيراتها الجذرية، مما يُمكّنها من امتصاص كميات كبيرة من مياه الأمطار. ولذلك، يُصبح الجريان السطحي غير مُرجّح، نظراً لقدرة هذه الجذور على امتصاص كميات كبيرة من مياه الأمطار. علاوة على ذلك، يُعدّ انخفاض معدل التبخر ضرورياً لاستمرار الجريان السطحي لفترة أطول.
تدفق المياه من البر مع تسرب زائد
يُعدّ تسرب المياه إلى باطن الأرض جانبًا مهمًا يجب مراعاته في جريان المياه السطحية. في هذه العملية، تتسرب المياه إلى الطبقات الجوفية للأرض، حيث تُخزّن في خزانات المياه الجوفية وتُستخدم كمصدر للمياه. تحتوي معظم مستجمعات المياه على احتياطيات صغيرة من المياه الجوفية. ويقلّ هذا التسرب في المناطق القاحلة وشبه القاحلة، حيث تكون شدة هطول الأمطار أعلى ومعدل التسرب أقل بسبب انخفاض نفاذية سطح الأرض.
يُلاحظ أيضًا زيادة في جريان المياه السطحية وانخفاض في معدل تسربها في التربة المعبدة. ومن الجوانب الأخرى تدفق المياه الجوفية المشبع، وهي حالة تؤدي إلى زيادة جريان المياه السطحية. في هذه الحالة، تكون التربة مشبعة بالماء، وقد خزّنت مستجمعات المياه أقصى كمية ممكنة. ونتيجةً لذلك، يزداد جريان المياه السطحية بسبب غزارة الأمطار. كما يُعد مستوى رطوبة التربة عاملًا مؤثرًا في سرعة تشبعها، فكلما زادت رطوبة التربة، زادت سرعة تشبعها، وبالتالي تقل قدرتها على تخزين المياه، مما يؤدي إلى زيادة جريان المياه السطحية. ولمزيد من المعلومات حول كيفية تشكّل هذه الظواهر، يُنصح بالاطلاع على معلومات حول طبقات المياه الجوفية.
تأثير الإنسان على الجريان السطحي
من المهم الإشارة إلى أن النشاط البشري يؤثر بشكل كبير على كمية جريان المياه السطحية. فنحن ننشئ باستمرار أسطحًا غير منفذة، كالأرصفة والمباني. تمنع هذه الأسطح المياه من التسرب إلى باطن الأرض وصولًا إلى طبقة المياه الجوفية . فبدلًا من تسربها إلى التربة، تُجبر المياه على التدفق مباشرةً إلى الجداول أو شبكات الصرف، مما يزيد من التعرية والترسيب. هذه الظروف هي التي تُسبب الفيضانات في المدينة.
يؤدي ازدياد جريان المياه السطحية إلى انخفاض تغذية المياه الجوفية وتراجع منسوبها. وتزيد هذه الظروف من حدة الجفاف، لا سيما بالنسبة للزراعة ولمن يعتمدون على الآبار. علاوة على ذلك، يؤثر وجود الملوثات البشرية المنشأ المذابة في مياه الجريان السطحي على صحة الإنسان، إذ يمكن أن تصل هذه الملوثات إلى الأنهار والبحيرات والمحيطات، ملوثةً إياها.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن الجريان السطحي.