حوضه زهکشی ناحیه ای از خشکی است که در آن تمام آب های سطحی جاری به یک نقطه واحد، مانند دهانه رودخانه ، یا به آب دیگری مانند دریاچه یا اقیانوس می ریزند . یک حوضه توسط یک محیط از حوضه های مجاور جدا می شود، تقسیم زهکشی ، [1] که از مجموعه ای از ویژگی های مرتفع، مانند برآمدگی ها و تپه ها تشکیل شده است . یک حوضه ممکن است از حوضه های کوچکتری تشکیل شده باشد که در محل تلاقی رودخانه ها ادغام می شوند و یک الگوی سلسله مراتبی را تشکیل می دهند . [2]
اصطلاحات دیگر برای حوضه زهکشی عبارتند از : حوضه آبریز ، حوضه آبریز ، منطقه زهکشی ، حوضه رودخانه ، حوضه آب ، [3] [4] و impluvium . [5] [6] [7] در آمریکای شمالی، معمولاً به آنها حوضه آب می‌گویند ، اگرچه در سایر مکان‌های انگلیسی زبان، «حوضه آب» تنها به معنای اصلی آن، یعنی تقسیم زهکشی استفاده می‌شود.
مرزهای حوضه زهکشی توسط ترسیم حوضه تعیین می شود که یک وظیفه رایج در مهندسی محیط زیست و علم است.
در یک حوضه زهکشی بسته یا حوضه اندورهیک ، به جای اینکه به سمت اقیانوس جریان یابد، آب به سمت داخل حوضه که به عنوان سینک شناخته می شود ، جمع می شود ، که ممکن است یک دریاچه دائمی، یک دریاچه خشک یا نقطه ای باشد که آب های سطحی از بین می روند. زیرزمینی . [8]
حوضه های زهکشی مشابه کد واحد هیدرولوژیکی هستند، اما یکسان نیستند ، که مناطق زهکشی به گونه ای مشخص شده اند که در یک سیستم زهکشی سلسله مراتبی چند سطحی لانه دارند . واحدهای هیدرولوژیک به گونه ای تعریف می شوند که اجازه ورود، خروجی یا سینک متعدد را می دهند. به معنای دقیق، همه حوضه های زهکشی واحدهای هیدرولوژیکی هستند اما همه واحدهای هیدرولوژیکی حوضه های زهکشی نیستند. [8]
حدود 48.71 درصد از زمین های جهان به اقیانوس اطلس می ریزد . [ نیاز به منبع ] در آمریکای شمالی ، آب های سطحی از طریق رودخانه سنت لارنس و حوضه دریاچه های بزرگ ، ساحل شرقی ایالات متحده، دریای کانادا ، و بیشتر نیوفاندلند و لابرادور به اقیانوس اطلس تخلیه می شوند . تقریباً تمام آمریکای جنوبی در شرق آند نیز به اقیانوس اطلس می‌ریزد، همانطور که بیشتر اروپای غربی و مرکزی و بخش بزرگی از غرب آفریقای جنوب صحرا و همچنین صحرای غربی و بخشی از مراکش جریان دارد .
دو دریای مدیترانه ای بزرگ جهان نیز به اقیانوس اطلس می ریزند. حوضه دریای کارائیب و خلیج مکزیک بیشتر قسمت داخلی ایالات متحده بین کوه‌های آپالاچی و راکی ، بخش کوچکی از استان‌های آلبرتا و ساسکاچوان کانادا ، شرق آمریکای مرکزی ، جزایر کارائیب و خلیج و بخش کوچکی را شامل می‌شود. شمال آمریکای جنوبی حوضه دریای مدیترانه ، همراه با دریای سیاه ، بیشتر شمال آفریقا ، شرق-مرکز آفریقا (از طریق رود نیل )، جنوب ، مرکز و شرق اروپا ، ترکیه و نواحی ساحلی اسرائیل ، لبنان و سوریه را شامل می شود .
اقیانوس منجمد شمالی بیشتر غرب کانادا و شمال کانادا را در شرق شکاف قاره ای ، شمال آلاسکا و بخش هایی از داکوتای شمالی ، داکوتای جنوبی ، مینه سوتا و مونتانا در ایالات متحده، ساحل شمالی شبه جزیره اسکاندیناوی در اروپا، مرکزی و شمالی تخلیه می کند. روسیه، و بخش هایی از قزاقستان و مغولستان در آسیا ، که در مجموع حدود 17 درصد از زمین های جهان را تشکیل می دهد. [9]
بیش از 13 درصد از زمین های جهان به اقیانوس آرام می ریزد . [9] حوضه آن شامل بسیاری از چین، شرق و جنوب شرقی روسیه، ژاپن، شبه جزیره کره ، بیشتر هندوچین، اندونزی و مالزی، فیلیپین، تمام جزایر اقیانوس آرام ، سواحل شمال شرقی استرالیا ، و کانادا و ایالات متحده است. غرب بخش قاره ای (شامل بیشتر آلاسکا)، و همچنین غرب آمریکای مرکزی و آمریکای جنوبی در غرب رشته کوه های آند.
حوضه زهکشی اقیانوس هند نیز حدود 13 درصد از خشکی زمین را تشکیل می دهد. سواحل شرقی آفریقا، سواحل دریای سرخ و خلیج فارس ، شبه قاره هند ، برمه و بیشتر مناطق استرالیا را زهکشی می کند . [10]
پنج حوضه بزرگ رودخانه (بر اساس مساحت)، از بزرگترین تا کوچک‌ترین، حوضه‌های آمازون (7 میلیون کیلومتر مربع )، کنگو (4 میلیون کیلومتر مربع )، نیل (3.4 میلیون کیلومتر مربع )، می‌سی‌سی‌پی (3.22 میلیون کیلومتر مربع ) هستند. )، و ریو د لا پلاتا (3.17 میلیون کیلومتر مربع ). سه رودخانه ای که بیشترین آب را از اکثر به کمترین تخلیه می کنند، رودخانه های آمازون، گنگ و کنگو هستند. [11]
حوضه اندورهیک حوضه های داخلی هستند که به اقیانوس تخلیه نمی شوند. حوضه های اندورئیک حدود 18 درصد از زمین را پوشش می دهند. برخی از حوضه های اندورهیک به دریاچه اندورهیک یا دریای داخلی تخلیه می شوند . بسیاری از این دریاچه ها زودگذر هستند یا بسته به آب و هوا و جریان ورودی، اندازه آنها به طور چشمگیری متفاوت است. اگر آب در انتهای خود تبخیر شود یا به داخل زمین نفوذ کند، این منطقه می تواند به نام های مختلفی مانند پلایا، تخت نمک، دریاچه خشک یا سینک قلیایی شناخته شود .
بزرگترین حوضه های اندورئیک در آسیای مرکزی هستند ، از جمله دریای خزر ، دریای آرال و دریاچه های کوچکتر متعدد. سایر مناطق اندورهیک شامل حوضه بزرگ در ایالات متحده، بیشتر صحرای صحرا ، حوضه زهکشی رودخانه اوکاوانگو ( حوضه کالاهاری )، ارتفاعات نزدیک دریاچه های بزرگ آفریقا ، قسمت های داخلی استرالیا و شبه جزیره عربستان و بخش هایی در مکزیک است. و آند . برخی از این حوضه ها، مانند حوضه بزرگ، حوضه های زهکشی منفرد نیستند، بلکه مجموعه ای از حوضه های بسته مجاور مجاور هستند.
در توده‌های آبی اندورهیک که تبخیر وسیله اصلی از دست دادن آب است، آب معمولاً شورتر از اقیانوس‌ها است. یک مثال افراطی از آن دریای مرده است . [ نیازمند منبع ]
حوضه های زهکشی از نظر تاریخی برای تعیین مرزهای سرزمینی مهم بوده اند، به ویژه در مناطقی که تجارت از طریق آب مهم بوده است. به عنوان مثال، تاج انگلستان به شرکت خلیج هادسون انحصار تجارت خز را در کل حوزه خلیج هادسون داد ، منطقه ای به نام سرزمین روپرت . سازمان‌های سیاسی زیست منطقه‌ای امروزه شامل توافق‌نامه‌های دولت‌ها (مثلاً معاهدات بین‌المللی و، در داخل ایالات متحده، قراردادهای بین‌دولتی ) یا سایر نهادهای سیاسی در یک حوضه زهکشی خاص برای مدیریت بدنه یا توده‌های آبی است که در آن تخلیه می‌شود. نمونه هایی از این قراردادهای بین ایالتی کمیسیون دریاچه های بزرگ و آژانس برنامه ریزی منطقه ای تاهو هستند .
در هیدرولوژی ، حوضه زهکشی یک واحد تمرکز منطقی برای مطالعه حرکت آب در چرخه هیدرولوژیکی است . فرآیند یافتن مرز زهکشی به عنوان ترسیم حوضه نامیده می شود . یافتن مساحت و وسعت حوضه زهکشی گام مهمی در بسیاری از حوزه های علمی و مهندسی است.
اکثر آبی که از خروجی حوضه تخلیه می شود، به دلیل بارش بر روی حوضه سرچشمه می گیرد. [12] بخشی از آبی که در زیر حوضه زهکشی وارد سیستم آب زیرزمینی می شود ممکن است به سمت خروجی حوضه زهکشی دیگر جریان یابد زیرا جهت جریان آب زیرزمینی همیشه با شبکه زهکشی پوشاننده آنها مطابقت ندارد. اندازه گیری تخلیه آب از یک حوضه ممکن است توسط یک جریان سنج واقع در خروجی حوض انجام شود. بسته به شرایط حوضه زهکشی، با وقوع بارندگی، مقداری از آن مستقیماً به داخل زمین نفوذ می کند. این آب یا در زیر زمین باقی می‌ماند و به آرامی مسیر خود را به سمت پایین می‌رود و در نهایت به حوضه می‌رسد، یا عمیق‌تر در خاک نفوذ می‌کند و در سفره‌های آب زیرزمینی تثبیت می‌شود. [13]
همانطور که آب از میان حوضه عبور می کند، می تواند شاخه هایی تشکیل دهد که ساختار زمین را تغییر می دهد. سه نوع اصلی مختلف وجود دارد که تحت تأثیر سنگ ها و زمین زیرین قرار می گیرند. سنگ‌هایی که سریع فرسایش می‌یابند، الگوهای دندریتی را تشکیل می‌دهند و اینها اغلب دیده می‌شوند. دو نوع دیگر از الگوهایی که شکل می‌گیرند، الگوهای داربست و الگوهای مستطیلی هستند. [14]
داده های باران سنج برای اندازه گیری کل بارش در حوضه زهکشی استفاده می شود و روش های مختلفی برای تفسیر آن داده ها وجود دارد. اگر گیج ها زیاد باشند و به طور مساوی در یک منطقه با بارش یکنواخت توزیع شده باشند، استفاده از روش میانگین حسابی نتایج خوبی به همراه خواهد داشت. در روش چند ضلعی تیسن ، حوضه زهکشی به چند ضلعی تقسیم می شود که باران سنج در وسط هر چند ضلعی فرض می شود که نماینده بارندگی در مساحت زمین شامل چند ضلعی آن است. این چند ضلعی ها با رسم خطوط بین سنج ها ساخته می شوند، سپس با ساختن نیمسازهای عمود بر آن خطوط، چند ضلعی ها را تشکیل می دهند. روش ایزوهیتال شامل خطوطی از بارش برابر است که بر روی گیج ها روی نقشه ترسیم می شود. محاسبه مساحت بین این منحنی ها و جمع کردن حجم آب زمان بر است.
نقشه های ایزوکرون را می توان برای نشان دادن زمان صرف شده برای رواناب در حوضه زهکشی برای رسیدن به دریاچه، مخزن یا خروجی با فرض بارندگی موثر ثابت و یکنواخت استفاده کرد. [15] [16] [17] [18]
حوضه های زهکشی واحد هیدرولوژیکی اصلی هستند که در ژئومورفولوژی رودخانه ای مورد توجه قرار می گیرند . حوضه زهکشی منبعی برای آب و رسوب است که از ارتفاعات بالاتر از طریق سیستم رودخانه به ارتفاعات پایین تر حرکت می کند زیرا شکل کانال را تغییر می دهند.
حوضه های زهکشی در اکولوژی مهم هستند . همانطور که آب بر روی زمین و در امتداد رودخانه ها جریان می یابد، می تواند مواد مغذی ، رسوبات و آلاینده ها را جذب کند . با آب، آنها به سمت خروجی حوضه منتقل می شوند و می توانند بر فرآیندهای اکولوژیکی در طول مسیر و همچنین در بدنه آب دریافت کننده تأثیر بگذارند .
استفاده مدرن از کودهای مصنوعی حاوی نیتروژن (به عنوان نیترات )، فسفر و پتاسیم ، دهانه حوضچه های زهکشی را تحت تأثیر قرار داده است. مواد معدنی توسط حوضه زهکشی به دهان منتقل می شوند و ممکن است در آنجا تجمع کنند و تعادل طبیعی مواد معدنی را به هم بزنند. در جایی که رشد گیاه توسط مواد اضافی تسریع می شود، این می تواند باعث اوتروفیکاسیون شود.
از آنجایی که حوضه های زهکشی موجودیت های منسجمی در مفهوم هیدرولوژیکی هستند، مدیریت منابع آب بر اساس حوضه های جداگانه رایج شده است. در ایالت مینه سوتا ایالات متحده ، نهادهای دولتی که این وظیفه را انجام می دهند " منطقه های آبخیز " نامیده می شوند. [19] در نیوزیلند، به آنها تخته آبریز می گویند. گروه های اجتماعی قابل مقایسه مستقر در انتاریو، کانادا، مقامات حفاظت نامیده می شوند . در آمریکای شمالی به این عملکرد « مدیریت آبخیزداری » می گویند. در برزیل ، سیاست ملی منابع آب، که توسط قانون شماره 9.433 در سال 1997 تنظیم شده است، حوضه زهکشی را به عنوان تقسیم سرزمینی مدیریت آب برزیل ایجاد می کند.
هنگامی که یک حوضه رودخانه حداقل از یک مرز سیاسی، یا مرزی در داخل یک کشور یا یک مرز بین‌المللی عبور می‌کند، به عنوان رودخانه فرامرزی شناخته می‌شود . مدیریت چنین حوضه هایی به عهده کشورهای مشترک آن است. طرح حوضه نیل ، OMVS برای رودخانه سنگال ، کمیسیون رودخانه مکونگ چند نمونه از ترتیبات مربوط به مدیریت حوضه های رودخانه مشترک هستند.
مدیریت حوضه های زهکشی مشترک نیز به عنوان راهی برای ایجاد روابط صلح آمیز پایدار بین کشورها تلقی می شود. [20]
حوضه آبریز مهمترین عامل تعیین کننده میزان یا احتمال وقوع سیل است .
عوامل حوضه آبریز عبارتند از: توپوگرافی ، شکل، اندازه، نوع خاک و کاربری زمین (مناطق سنگفرش یا مسقف ). توپوگرافی و شکل حوضه تعیین کننده زمان رسیدن باران به رودخانه است، در حالی که اندازه حوضه، نوع خاک و توسعه میزان آب برای رسیدن به رودخانه را تعیین می کند.
به طور کلی، توپوگرافی نقش مهمی در سرعت رواناب به رودخانه دارد. بارانی که در نواحی کوهستانی شیب دار می بارد سریعتر از نواحی مسطح یا با شیب کم به رودخانه اولیه در حوضه زهکشی می رسد (به عنوان مثال، شیب > 1٪).
شکل به سرعتی که رواناب به رودخانه می رسد کمک می کند. زهکشی یک حوضه نازک طولانی نسبت به یک حوضه دایره ای طول می کشد.
اندازه به تعیین میزان آبی که به رودخانه می رسد کمک می کند، زیرا هر چه حوضه آبریز بزرگتر باشد، احتمال سیل بیشتر می شود. همچنین بر اساس طول و عرض حوضه زهکشی تعیین می شود.
نوع خاک به تعیین میزان آب به رودخانه کمک می کند. رواناب از ناحیه زهکشی به نوع خاک بستگی دارد. انواع خاصی از خاک مانند خاک های شنی دارای زهکشی بسیار آزاد هستند و بارندگی در خاک های شنی احتمالاً توسط زمین جذب می شود. با این حال، خاک‌های حاوی رس می‌توانند تقریباً غیرقابل نفوذ باشند و بنابراین بارندگی در خاک‌های رسی جاری می‌شود و به حجم سیل کمک می‌کند. پس از بارندگی های طولانی، حتی خاک های زهکش آزاد نیز می توانند اشباع شوند، به این معنی که هر بارندگی بیشتر به جای جذب توسط زمین، به رودخانه می رسد. اگر سطح غیر قابل نفوذ باشد، بارش باعث ایجاد رواناب سطحی می شود که منجر به افزایش خطر سیل می شود. اگر زمین نفوذپذیر باشد، نزولات جوی به خاک نفوذ می کند. [5]
استفاده از زمین می تواند به حجم آب ورودی به رودخانه کمک کند، به روشی مشابه خاک های رسی. به عنوان مثال، بارندگی در پشت بام ها، پیاده روها و جاده ها توسط رودخانه ها جمع آوری می شود که تقریباً هیچ جذبی در آب های زیرزمینی ندارند . حوضه زهکشی ناحیه ای از زمین است که در آن تمام آب های سطحی جاری به یک نقطه واحد، مانند دهانه رودخانه، همگرا می شوند، یا به بدنه آبی دیگری مانند دریاچه یا اقیانوس می ریزند.
مدیریت کارآمد به شدت با تعریف محیط حفاظتی مناسب در اطراف چشمه ها و تنظیم پیشگیرانه استفاده از زمین در حوضه آبریز چشمه ("ایمپلویوم") مرتبط است.
به منظور حفظ پایداری و خلوص درازمدت آب معدنی طبیعی، بطری‌سازان «سیاست‌های حفاظتی» را برای آبگیرها (یا حوضه‌های آبریز) منابع خود وضع کرده‌اند. حوضه آبریز قلمرویی است که در آن بخشی از آب باران و/یا
ذوب برف
که به زیر خاک نفوذ می‌کند، آبخوان معدنی را تغذیه می‌کند و در نتیجه به تجدید منبع کمک می‌کند. به عبارت دیگر، یک افت رسوب در قلمرو impluvium ممکن است به آبخوان معدنی بپیوندد. ...
ایمپلویوم غیرکارستی شامل تمام عناصر سطح زمین و خاک هایی است که نفوذپذیری ضعیفی دارند و در قسمتی از آن آب جاری است و در قسمت کوچک دیگری نیز نفوذ می کند. این نفوذ سطحی، در صورت وجود، اولین سطح سازماندهی سیستم زهکشی حوضه کارستی را تشکیل می دهد.
