น้ำไหลบ่าบนพื้นผิว (หรือที่รู้จักกันในชื่อการไหลบนพื้นดินหรือการไหลบ่าบนบก ) คือการไหลของน้ำ อย่างไม่จำกัด บนพื้นผิวของดิน ซึ่งแตกต่างจาก การ ไหลบ่าในลำน้ำ (หรือ การไหล ของลำธาร ) เกิดขึ้นเมื่อน้ำฝน น้ำจากพายุ น้ำที่ละลายจากหิมะหรือแหล่งน้ำอื่นๆ ที่มีปริมาณมากเกินไป ไม่สามารถซึมลงสู่ดิน ได้อย่างรวดเร็วเพียงพอ ซึ่งอาจเกิดขึ้นเมื่อดินอิ่มตัวด้วยน้ำจนถึงระดับสูงสุด และฝนตกเร็วกว่าที่ดินจะดูดซับได้ น้ำ ไหลบ่าบนพื้นผิวมักเกิดขึ้นเนื่องจาก พื้นที่ที่ไม่สามารถซึมผ่าน ได้ (เช่นหลังคาและทางเท้า ) ไม่ยอมให้น้ำซึมลงสู่พื้นดิน นอกจากนี้ การไหลบ่ายังสามารถเกิดขึ้นได้จากกระบวนการทางธรรมชาติหรือที่มนุษย์สร้างขึ้น^{[ 1 ]}

น้ำไหลบ่าบนพื้นผิวเป็นองค์ประกอบหลักของวัฏจักรน้ำเป็นตัวการหลักที่ทำให้เกิด การกัดเซาะดินโดยน้ำ [ ^{2 ] [ 3 ] พื้นที่}ดินที่เกิดน้ำไหลบ่าและไหลลงสู่จุดเดียวกันเรียกว่าลุ่มน้ำ

น้ำไหลบ่าที่เกิดขึ้นบนผิวดินก่อนที่จะถึงคลองสามารถเป็นแหล่งมลพิษแบบไม่ระบุจุดได้เนื่องจากสามารถพัดพาสารปนเปื้อนที่มนุษย์สร้างขึ้นหรือมลพิษตามธรรมชาติ (เช่น ใบไม้เน่า) สารปนเปื้อนที่มนุษย์สร้างขึ้นในน้ำไหลบ่า ได้แก่ปิโตรเลียมสารกำจัดศัตรูพืช ปุ๋ยและอื่นๆ^{[ 4 ]}มลพิษทางการเกษตรจำนวนมากรุนแรงขึ้นจากน้ำไหลบ่าบนผิวดิน ส่งผลให้เกิดผลกระทบหลายประการในพื้นที่ปลายน้ำ รวมถึงมลพิษจากสารอาหารที่ทำให้เกิดภาวะยูโทรฟิเคชัน

นอกจากจะทำให้เกิดการกัดเซาะและมลพิษทางน้ำแล้วน้ำไหลบ่าบนพื้นผิวในเขตเมืองยังเป็นสาเหตุหลักของน้ำท่วมในเมืองซึ่งอาจส่งผลให้เกิดความเสียหายต่อทรัพย์สิน ความชื้นและเชื้อราในห้องใต้ดินและน้ำท่วมถนนได้

น้ำไหลบ่าบนพื้นผิวหมายถึงปริมาณน้ำฝน (ฝน หิมะ ลูกเห็บ หรือน้ำแข็ง^{[ 5 ]} ) ที่ไหลลงสู่ลำธารบนพื้นผิวโดยไม่ไหลผ่านใต้ผิวดิน^{[ 6 ]}ซึ่งแตกต่างจากน้ำไหลบ่าโดยตรงซึ่งเป็นน้ำไหลบ่าที่ไหลลงสู่ลำธารบนพื้นผิวทันทีหลังจากฝนตกหรือหิมะละลาย และไม่รวมน้ำไหลบ่าที่เกิดจากการละลายของหิมะหรือธารน้ำแข็ง^{[ 7 ]}

การละลายของหิมะและธารน้ำแข็ง เกิดขึ้นเฉพาะในพื้นที่ที่มีอากาศหนาวเย็นเพียงพอที่จะก่อตัวขึ้นอย่างถาวร โดยทั่วไปการละลาย ของหิมะจะสูงสุดในฤดูใบไม้ผลิ^{[ 8 ]}และการละลายของธารน้ำแข็งในฤดูร้อน^{[ 9 ]}ซึ่งนำไปสู่ปริมาณน้ำไหลสูงสุดที่เห็นได้ชัดในแม่น้ำที่ได้รับผลกระทบจากสิ่งเหล่านี้^{[ 10 ]}ปัจจัยที่กำหนดอัตราการละลายของหิมะหรือธารน้ำแข็งคือทั้งอุณหภูมิอากาศและระยะเวลาของแสงแดด^{[ 11 ]}ในภูมิภาคภูเขาสูง ลำธารมักจะเพิ่มสูงขึ้นในวันที่แดดจัดและลดลงในวันที่เมฆมากด้วยเหตุผลนี้

ในพื้นที่ที่ไม่มีหิมะ น้ำไหลบ่าจะมาจากปริมาณน้ำฝน อย่างไรก็ตาม น้ำฝนทั้งหมดไม่ได้ทำให้เกิดน้ำไหลบ่าเสมอไป เพราะการกักเก็บน้ำจากดินสามารถดูดซับน้ำฝนปรอยๆ ได้ ในดินโบราณของ^{ออสเตรเลียและแอฟริกาใต้ [ 12 ]}รากโปรตีอ^อยด์ที่มีเครือข่ายขนรากหนาแน่นมากสามารถดูดซับน้ำฝนได้มากจนป้องกันน้ำไหลบ่าได้แม้จะมีปริมาณน้ำฝนมากก็ตาม ในภูมิภาคเหล่านี้ แม้แต่ในดินเหนียวแตกร้าว ที่ไม่ค่อยอุดมสมบูรณ์ ก็ยังต้องการปริมาณน้ำฝนและการระเหยในปริมาณมากเพื่อก่อให้เกิดน้ำไหลบ่าบนพื้นผิว ซึ่งนำไปสู่การปรับตัวเฉพาะทางให้เข้ากับลำธารที่มีความแปรปรวนสูง (โดยปกติจะเป็นลำธารชั่วคราว)

ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่ออัตราการตกของฝนบนพื้นผิวเกินกว่าอัตราการซึมของ น้ำลง สู่พื้นดิน และปริมาณน้ำที่กักเก็บไว้ในแอ่งก็เต็มแล้ว เรียกอีกอย่างว่าการไหลบ่าของน้ำบนผิวดินแบบฮอร์โทเนียน (ตั้งชื่อตามโรเบิร์ต อี. ฮอร์ตัน ) ^{[ 13 ]}หรือการไหลบ่าของน้ำบนผิวดินที่ไม่อิ่มตัว^{[ 14 ]}ปรากฏการณ์นี้มักเกิดขึ้นใน พื้นที่ แห้งแล้งและกึ่งแห้งแล้งซึ่งมีปริมาณน้ำฝนสูงและความสามารถในการซึมผ่านของดิน ลดลงเนื่องจากการปิดผิวดินหรือในเขตเมืองที่ทางเท้าขัดขวางการซึมผ่านของน้ำ^{[ 15 ]}

เมื่อดินอิ่มตัวและแอ่งเก็บน้ำเต็ม และฝนยังคงตกต่อไป น้ำฝนจะทำให้เกิดน้ำไหลบ่าบนพื้นผิวทันที ระดับความชื้นในดินก่อนหน้าเป็นปัจจัยหนึ่งที่ส่งผลต่อระยะเวลาจนกว่าดินจะอิ่มตัว น้ำไหลบ่านี้เรียกว่า น้ำไหลบ่าบนพื้นผิวที่เกินความอิ่มตัว^{[ 15 ]}น้ำไหลบ่าบนพื้นผิวที่อิ่มตัว^{[ 16 ]}หรือน้ำไหลบ่าแบบ Dunne ^{[ 17 ]}

ดินจะกักเก็บความชื้นไว้ได้ในระดับหนึ่งหลังฝนตก ความชื้นที่เหลืออยู่นี้ส่งผลต่อ ความสามารถในการซึมผ่านของดินในระหว่างเหตุการณ์ฝนตกครั้งต่อไป ความสามารถในการซึมผ่านจะทำให้ดินอิ่มตัวในอัตราที่แตกต่างกัน ยิ่งระดับความชื้นในดินก่อนหน้าสูงเท่าใด ดินก็จะอิ่มตัวเร็วขึ้นเท่านั้น เมื่อดินอิ่มตัวแล้ว น้ำไหลบ่าก็จะเกิดขึ้น ดังนั้น น้ำไหลบ่าบนพื้นผิวจึงเป็นปัจจัยสำคัญในการควบคุมความชื้นในดินหลังพายุที่มีความรุนแรงปานกลางและต่ำ^{[ 18 ]}

หลังจากน้ำซึมเข้าสู่ดินบริเวณลาดชันของเนินเขา น้ำอาจไหลไปตามแนวนอนผ่านดิน และซึมออก (ไหลออกจากดิน) ใกล้กับร่องน้ำ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การไหลกลับใต้ดิน หรือ การ ไหล ผ่าน

เมื่อน้ำไหล ปริมาณน้ำไหลบ่าอาจลดลงได้หลายวิธี เช่น น้ำบางส่วนอาจระเหยกลายเป็น ไอ น้ำบาง ส่วนอาจถูกกักเก็บไว้ชั่วคราวในแอ่งน้ำขนาดเล็ก และน้ำบางส่วนอาจซึมลงสู่พื้นดิน น้ำผิวดินที่เหลืออยู่จะไหลลงสู่ แหล่ง น้ำเช่นแม่น้ำทะเลสาบปากแม่น้ำหรือมหาสมุทร ใน ^{ที่สุด} [ ^{19 ]}

การขยาย ตัวของเมืองทำให้ปริมาณน้ำไหลบ่าบนพื้นผิวเพิ่มขึ้นโดยการสร้างพื้นผิวที่ไม่สามารถซึมผ่านได้ มากขึ้น เช่นทางเท้าและอาคาร ซึ่งไม่อนุญาตให้น้ำซึมลงไปในดินจนถึงชั้นน้ำบาดาล แต่น้ำจะถูกบังคับให้ไหลลงสู่ลำธารหรือ ท่อระบายน้ำฝนโดยตรงซึ่งการกัดเซาะและการตกตะกอนอาจเป็นปัญหาใหญ่ แม้ว่าจะไม่มีน้ำท่วมก็ตาม ปริมาณน้ำไหลบ่าที่เพิ่มขึ้นจะลด การเติม น้ำใต้ดิน ทำให้ ระดับน้ำใต้ดินลดลงและทำให้ภัยแล้งรุนแรงขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเกษตรกรและคนอื่นๆ ที่พึ่งพาน้ำจากบ่อน้ำ^{[ 20 ]}

เมื่อสารปนเปื้อนที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ละลายหรือแขวนลอยอยู่ในน้ำไหลบ่า ผลกระทบจากมนุษย์จะขยายวงกว้างออกไปทำให้เกิดมลพิษทางน้ำปริมาณสารมลพิษนี้สามารถไปถึงแหล่งน้ำต่างๆ เช่น ลำธาร แม่น้ำ ทะเลสาบ ปากแม่น้ำ และมหาสมุทร ส่งผลให้เคมีของน้ำในระบบน้ำเหล่านี้และระบบนิเวศที่เกี่ยวข้องเปลี่ยนแปลงไป^{[ 21 ]}

เนื่องจากมนุษย์ยังคงเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโดยการเพิ่มก๊าซเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศ คาดว่ารูปแบบปริมาณน้ำฝนจะเปลี่ยนแปลงไปเนื่องจากความสามารถในการกักเก็บไอน้ำในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้น ซึ่งจะส่งผลโดยตรงต่อปริมาณน้ำไหลบ่า^{[ 22 ]}

น้ำไหลบ่าในเขตเมืองคือน้ำไหลบ่าบนพื้นผิวที่เกิดจากน้ำฝน การชลประทานภูมิทัศน์ และการล้างรถ^{[ 23 ]} ซึ่ง เกิดจาก การขยาย ตัวของเมืองพื้นผิวที่ไม่สามารถซึมผ่านได้ ( ถนนลานจอดรถและทางเท้า ) ถูกสร้างขึ้นในระหว่างการพัฒนาที่ดินในช่วงฝนตก พายุ และ เหตุการณ์ ฝนตก อื่นๆ พื้นผิวเหล่านี้ (ที่ ^{สร้าง}จากวัสดุเช่นแอสฟัลต์และคอนกรีต ) พร้อมกับหลังคาจะพาน้ำฝนที่ ปนเปื้อน ไปยังท่อระบายน้ำฝน แทนที่จะปล่อยให้น้ำซึมผ่านดิน^{[ 24} ]

สิ่งนี้ทำให้ระดับน้ำใต้ดิน ลดลง (เนื่องจากการเติมน้ำใต้ดินลดลง) และเกิดน้ำท่วมเนื่องจากปริมาณน้ำที่ยังคงอยู่บนพื้นผิวมีมากขึ้น^{[ 25 ] [ 26 ]}ระบบท่อระบายน้ำฝนของเทศบาลส่วนใหญ่ปล่อยน้ำฝนที่ไม่ได้ผ่านการบำบัดลงสู่ลำธารแม่น้ำและอ่าวน้ำส่วนเกินนี้ยังสามารถไหลเข้าสู่ที่อยู่อาศัยของผู้คนได้ผ่านทางน้ำขังในชั้นใต้ดินและการซึมผ่านผนังและพื้นอาคาร น้ำเสียจากเขตเมืองอาจเป็นแหล่งสำคัญของน้ำท่วมในเมืองและมลพิษทางน้ำในชุมชนเมืองทั่วโลก

น้ำไหลบ่าบนพื้นผิวสามารถทำให้เกิดการกัดเซาะพื้นผิวโลกได้วัสดุที่ถูกกัดเซาะอาจถูกพัดพาไปสะสมในระยะทางไกลการกัดเซาะดินโดยน้ำ มีสี่ประเภทหลัก ได้แก่ การกัดเซาะแบบกระเด็น การกัดเซาะแบบแผ่น การกัดเซาะ แบบร่องและ การกัดเซาะแบบ ร่องลึก การกัดเซาะแบบกระเด็นเกิดจากการชนกันของเม็ดฝนกับพื้นผิวของดิน อนุภาคดินที่หลุดออกมาจากการชนจะเคลื่อนที่ไปกับน้ำไหลบ่าบนพื้นผิว การกัดเซาะแบบแผ่นคือการขนส่งตะกอน บนพื้น ดินโดยน้ำไหลบ่าโดยไม่มีช่องทางที่ชัดเจน ความขรุขระของพื้นผิวของดินอาจทำให้น้ำไหลบ่ากระจุกตัวอยู่ในเส้นทางการไหลที่แคบลง เมื่อเส้นทางเหล่านี้กัดเซาะลงไปเรื่อยๆ จะเกิดเป็นช่องทางเล็กๆ แต่ชัดเจน ซึ่งเรียกว่าร่องน้ำ ช่องทางเหล่านี้อาจมีขนาดเล็กเพียงหนึ่งเซนติเมตรหรือใหญ่หลายเมตร หากน้ำไหลบ่ากัดเซาะและขยายร่องน้ำต่อไปเรื่อยๆ ในที่สุดร่องน้ำเหล่านั้นอาจกลายเป็นร่องลึกได้ การกัดเซาะแบบร่องลึกสามารถขนส่งวัสดุที่ถูกกัดเซาะจำนวนมากในระยะเวลาสั้นๆ ได้

ผลผลิตทางการเกษตรที่ลดลงมักเกิดจากการกัดเซาะ และผลกระทบเหล่านี้ได้รับการศึกษาในด้านการอนุรักษ์ดินอนุภาคดินที่ถูกพัดพาไปกับน้ำไหลบ่ามีขนาดแตกต่างกันตั้งแต่ประมาณ 0.001 มิลลิเมตรถึง 1.0 มิลลิเมตร อนุภาคขนาดใหญ่จะตกตะกอนในระยะทางสั้นๆ ในขณะที่อนุภาคขนาดเล็กสามารถถูกพัดพาไปได้ในระยะทางไกลโดยลอยอยู่ในน้ำ การกัด เซาะดินร่วนปนทรายที่มีอนุภาคขนาดเล็กทำให้เกิดความขุ่นและลดการส่งผ่านแสง ซึ่งรบกวนระบบนิเวศทางน้ำ

พื้นที่ส่วนใหญ่ของประเทศกลายเป็นพื้นที่ที่ไม่สามารถทำการเกษตรได้เนื่องจากการกัดเซาะ บนที่ราบสูงตอนกลางของมาดากัสการ์ซึ่งคิดเป็นประมาณร้อยละสิบของพื้นที่ทั้งหมดของประเทศ แทบทั้งภูมิประเทศปราศจากพืชพรรณโดยมีร่องน้ำกัดเซาะที่ลึกเกิน 50 เมตรและกว้าง 1 กิโลเมตร การทำไร่เลื่อนลอยเป็นระบบการทำฟาร์มที่บางครั้งมีการใช้การเผาป่าเพื่อเตรียมดินในบางภูมิภาคของโลก การกัดเซาะทำให้สูญเสียหน้าดินที่อุดมสมบูรณ์และลดความอุดมสมบูรณ์และคุณภาพของผลผลิตทางการเกษตร

การทำฟาร์มอุตสาหกรรมสมัยใหม่ เป็นสาเหตุสำคัญอีกประการหนึ่งของการกัดเซาะดิน พื้นที่ ปลูกข้าวโพดในสหรัฐฯ กว่าหนึ่งในสามสูญเสียหน้าดินไป ทั้งหมด ^{[ 31 ]}การเปลี่ยนไปใช้ ระบบ ไม่ไถพรวนจะช่วยลดการกัดเซาะดินจากพื้นที่เกษตรกรรมของสหรัฐฯ ได้มากกว่า 70 เปอร์เซ็นต์^{[ 32 ]}

ปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมหลักที่เกี่ยวข้องกับการไหลบ่าของน้ำคือผลกระทบต่อน้ำผิวดิน น้ำใต้ดินและดินผ่านการขนส่งสารมลพิษในน้ำไปยังระบบเหล่านี้ ในที่สุดผลกระทบเหล่านี้จะส่งผลให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพของมนุษย์ การรบกวนระบบนิเวศ และผลกระทบต่อความสวยงามของทรัพยากรน้ำ สารปนเปื้อนบางชนิดที่ก่อให้เกิดผลกระทบมากที่สุดต่อน้ำผิวดินที่เกิดจากการไหลบ่าของน้ำ ได้แก่สารปิโตรเลียม สาร กำจัดวัชพืชและปุ๋ยการดูดซับเชิงปริมาณของ สาร กำจัดศัตรูพืช และสารปนเปื้อนอื่นๆ โดยการไหลบ่า ^ของ น้ำผิวดิน ได้รับการศึกษามาตั้งแต่ทศวรรษ 1960 และในระยะแรกเป็นที่ทราบกันดีว่าการสัมผัสของสารกำจัดศัตรูพืชกับน้ำจะเพิ่มความเป็นพิษต่อพืช [ ^{33 ]}

ในกรณีของน้ำผิวดิน ผลกระทบจะส่งผลให้เกิดมลพิษทางน้ำเนื่องจากลำธารและแม่น้ำได้รับน้ำไหลบ่าที่พัดพาสารเคมีหรือตะกอนต่างๆ เมื่อใช้น้ำผิวดินเป็น แหล่ง น้ำดื่มอาจส่งผลกระทบต่อความเสี่ยงต่อสุขภาพและคุณภาพของน้ำดื่มที่สะอาด (เช่น กลิ่น สี และความขุ่น ) น้ำผิวดินที่ปนเปื้อนอาจเปลี่ยนแปลงกระบวนการเผาผลาญของสิ่งมี ชีวิตในน้ำ ที่อาศัยอยู่ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้อาจนำไปสู่การตาย เช่นปลาตายหรือเปลี่ยนแปลงความสมดุลของประชากร นอกจากนี้ยังมีผลกระทบเฉพาะด้านอื่นๆ ต่อการผสมพันธุ์ การวางไข่ ความมีชีวิต ของไข่และตัวอ่อนการอยู่รอดของลูกปลา และผลผลิตของพืช งานวิจัยบางชิ้นแสดงให้เห็นว่าน้ำไหลบ่าของสารกำจัดศัตรูพืช เช่นDDTสามารถเปลี่ยนแปลงเพศของปลาทางพันธุกรรมได้ โดยเปลี่ยนปลาตัวผู้ให้เป็นปลาตัวเมีย^{[ 34 ]}

น้ำไหลบ่าบนพื้นผิวที่เกิดขึ้นภายในป่าสามารถส่งน้ำที่มีไนโตรเจนและฟอสฟอรัสในปริมาณสูงไปยังทะเลสาบ ทำให้เกิดภาวะ ยูโทรฟิ เคชัน น้ำไหลบ่าภายในป่าสนยังอุดมไปด้วยกรดฮิวมิกและอาจนำไปสู่ การเกิด ฮิวมิฟิเคชันของแหล่งน้ำ^{[ 35 ]}นอกจากนี้ เกาะที่สูงและอายุน้อยในเขตร้อนและกึ่งเขตร้อนอาจมีอัตราการกัดเซาะดินสูงและยังส่งสารจำนวนมากไปยังมหาสมุทรชายฝั่ง น้ำไหลบ่าจากแผ่นดินที่มีสารอาหาร คาร์บอน และสารปนเปื้อนดังกล่าวอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อวัฏจักรทางชีวเคมี ทั่วโลก และระบบนิเวศทางทะเลและชายฝั่ง^{[ 36 ]}

ในกรณีของน้ำบาดาล ปัญหาหลักคือการปนเปื้อนของน้ำดื่ม หาก มีการสูบ น้ำบาดาลมาใช้เพื่อประโยชน์ของมนุษย์ ส่วนการปนเปื้อนของดินนั้นน้ำที่ไหลบ่าลงมาอาจก่อให้เกิดปัญหาสำคัญได้สองทาง ประการแรก น้ำที่ไหลบ่าลงมาสามารถชะล้างสารปนเปื้อนในดินและนำพาสารเหล่านั้นไปในรูปของมลพิษทางน้ำไปยังแหล่งที่อยู่อาศัยทางน้ำที่อ่อนไหวมากยิ่งขึ้น ประการที่สอง น้ำที่ไหลบ่าลงมาสามารถสะสมสารปนเปื้อนบนดินที่บริสุทธิ์ ทำให้เกิดผลกระทบต่อสุขภาพหรือระบบนิเวศ

บริบทอื่นของปัญหาทางการเกษตรเกี่ยวข้องกับการขนส่งสารเคมีทางการเกษตร (ไนเตรต ฟอสเฟต สารกำจัดศัตรูพืช สารกำจัดวัชพืช ฯลฯ) ผ่านทางน้ำไหลบ่าบนพื้นผิว ผลลัพธ์นี้เกิดขึ้นเมื่อมีการใช้สารเคมีมากเกินไปหรือไม่เหมาะสมกับช่วงเวลาที่มีปริมาณน้ำฝนสูง น้ำไหลบ่าที่ปนเปื้อนที่เกิดขึ้นไม่เพียงแต่เป็นการสิ้นเปลืองสารเคมีทางการเกษตรเท่านั้น แต่ยังเป็นภัยคุกคามต่อระบบนิเวศปลายน้ำอีกด้วย ฟางสนมักใช้เพื่อป้องกันดินจากการกัดเซาะและวัชพืช^{[ 37 ]}อย่างไรก็ตาม การเก็บเกี่ยวพืชผลเหล่านี้อาจส่งผลให้การกัดเซาะดินเพิ่มขึ้น

น้ำไหลบ่าบนพื้นผิวส่งผลกระทบทางเศรษฐกิจอย่างมาก ฟางสนเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการจัดการกับน้ำไหลบ่าบนพื้นผิว นอกจากนี้ น้ำไหลบ่าบนพื้นผิวยังสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้โดยการปลูกหญ้าช้าง ในไนจีเรียหญ้าช้างถือเป็นวิธีการประหยัดในการลด น้ำไหลบ่าบนพื้นผิวและ การกัดเซาะ^{[ 38 ]}นอกจากนี้ประเทศจีนยังได้รับผลกระทบอย่างมากจากน้ำไหลบ่าบนพื้นผิวต่อพืชเศรษฐกิจส่วนใหญ่ เช่น ผัก ดังนั้น พวกเขาจึงได้นำระบบที่ช่วยลดการสูญเสียสารอาหาร (ไนโตรเจนและฟอสฟอรัส) ในดินมาใช้^{[ 39 ]}

น้ำท่วมเกิดขึ้นเมื่อทางน้ำไม่สามารถระบายปริมาณน้ำไหลบ่าที่ไหลลงสู่ปลายน้ำได้ ความถี่ในการเกิดเหตุการณ์นี้อธิบายได้ด้วยช่วงเวลาการ เกิด ซ้ำ น้ำท่วมเป็นกระบวนการทางธรรมชาติที่ช่วยรักษาองค์ประกอบและกระบวนการของระบบนิเวศ แต่ก็สามารถเปลี่ยนแปลงได้ด้วย การเปลี่ยนแปลง การใช้ที่ดินเช่น วิศวกรรมแม่น้ำ น้ำท่วมอาจเป็นประโยชน์ต่อสังคมหรือก่อให้เกิดความเสียหายได้ การเกษตรตาม พื้นที่ราบน้ำท่วมถึงของ แม่น้ำไนล์ได้ใช้ประโยชน์จากน้ำท่วมตามฤดูกาลที่นำสารอาหารที่เป็นประโยชน์ต่อพืชผลมาสะสม อย่างไรก็ตาม เมื่อจำนวนและความเสี่ยงของการตั้งถิ่นฐานเพิ่มขึ้น น้ำท่วมก็กลายเป็นภัยธรรมชาติมากขึ้นเรื่อยๆ ในเขตเมือง น้ำไหลบ่าบนพื้นผิวเป็นสาเหตุหลักของน้ำท่วมในเมืองซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีในด้านผลกระทบที่เกิดขึ้นซ้ำๆ และมีค่าใช้จ่ายสูงต่อชุมชน^{[ 40 ]}ผลกระทบในทางลบครอบคลุมถึงการสูญเสียชีวิต ความเสียหายต่อทรัพย์สิน การปนเปื้อนของแหล่งน้ำ การสูญเสียพืชผล และการพลัดถิ่นทางสังคมและการไร้ที่อยู่อาศัยชั่วคราว น้ำท่วมเป็นหนึ่งในภัยพิบัติทางธรรมชาติที่ร้ายแรงที่สุด การใช้น้ำชลประทานเสริมยังได้รับการยอมรับว่าเป็นวิธีสำคัญที่พืชผล เช่น ข้าวโพด สามารถกักเก็บปุ๋ยไนโตรเจนไว้ในดินได้ ส่งผลให้พืชมีน้ำใช้มากขึ้น^{[ 41 ]}

การบรรเทาผลกระทบเชิงลบจากการไหลบ่าของน้ำสามารถทำได้หลายรูปแบบ:

• มาตรการควบคุมการพัฒนาการ ใช้ที่ดินที่มุ่งลดพื้นที่ผิวที่ไม่สามารถซึมผ่านได้ในเขตเมือง
• การควบคุมการกัดเซาะดินสำหรับฟาร์มและสถานที่ก่อสร้าง
• โครงการควบคุมน้ำท่วมและการปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐาน เช่นโครงสร้างพื้นฐานสีเขียว
• การควบคุมการใช้และการจัดการสารเคมีในภาคเกษตรกรรม การ บำรุงรักษาภูมิทัศน์การใช้งานในอุตสาหกรรม ฯลฯ

การควบคุมการใช้ที่ดินหน่วยงานกำกับดูแลทั่วโลกหลายแห่งได้สนับสนุนการวิจัยเกี่ยวกับวิธีการลดปริมาณน้ำไหลบ่าบนพื้นผิวโดยรวมโดยการหลีกเลี่ยงภูมิทัศน์แข็ง ที่ไม่จำเป็น ^{[ 42 ]}เทศบาลหลายแห่งได้จัดทำแนวทางและข้อกำหนด ( การแบ่งเขตและข้อบัญญัติ ที่เกี่ยวข้อง ) สำหรับผู้พัฒนาที่ดินที่ส่งเสริมทางเท้าที่มีความกว้างขั้นต่ำ การใช้แผ่นปูพื้นฝังในดินสำหรับทางเข้าและทางเดินและเทคนิคการออกแบบอื่นๆ เพื่อให้การซึมผ่าน ของน้ำสูงสุด ในสภาพแวดล้อมในเมือง ตัวอย่างของโครงการในท้องถิ่นที่ระบุข้อกำหนดด้านการออกแบบ แนวทางการก่อสร้าง และข้อกำหนดด้านการบำรุงรักษาสำหรับอาคารและทรัพย์สินอยู่ในซานตาโมนิกา รัฐแคลิฟอร์เนีย^{[ 43 ]}

การควบคุมการกัดเซาะปรากฏขึ้นตั้งแต่สมัยยุคกลาง เมื่อเกษตรกรตระหนักถึงความสำคัญของการทำเกษตรตามแนวระดับเพื่อปกป้องทรัพยากรดิน ตั้งแต่ช่วงปี 1950 วิธีการทางการเกษตรเหล่านี้ก็มีความซับซ้อนมากขึ้นเรื่อยๆ ในช่วงปี 1960 รัฐบาล ระดับรัฐและท้องถิ่น บางแห่ง เริ่มมุ่งเน้นความพยายามในการลดผลกระทบจากน้ำไหลบ่าจากการก่อสร้าง โดยกำหนดให้ผู้สร้างต้องดำเนินการ ควบคุม การกัดเซาะและตะกอน (ESCs) ซึ่งรวมถึงเทคนิคต่างๆ เช่น การใช้ฟางก้อนและสิ่งกีดขวางเพื่อชะลอการไหลของน้ำบนเนินลาด การติดตั้งรั้วกันตะกอนการวางแผนการก่อสร้างในช่วงเดือนที่มีปริมาณน้ำฝนน้อย และการลดขอบเขตและระยะเวลาของพื้นที่ปรับระดับที่เปิดโล่งให้น้อยที่สุดมณฑล Montgomery รัฐแมริแลนด์ได้ดำเนินโครงการควบคุมตะกอนของรัฐบาลท้องถิ่นเป็นครั้งแรกในปี 1965 และตามมาด้วยโครงการระดับรัฐในรัฐแมริแลนด์ในปี 1970 ^{[ 44 ]}

โปรแกรมควบคุมน้ำท่วมในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 20 ได้กลายเป็นเชิงปริมาณในการคาดการณ์ปริมาณน้ำไหลสูงสุดของ ระบบ แม่น้ำกลยุทธ์ต่างๆ ได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อลดปริมาณน้ำไหลสูงสุดและลดความเร็วของกระแสน้ำในลำน้ำ เทคนิคบางอย่างที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ การจัดให้มีบ่อพักน้ำ (เรียกอีกอย่างว่าอ่างเก็บน้ำหรือทะเลสาบปรับสมดุล ) เพื่อรองรับปริมาณน้ำไหลสูงสุดของแม่น้ำ การใช้อุปกรณ์ลดพลังงานในลำน้ำเพื่อลดความเร็วของกระแสน้ำ และการควบคุมการใช้ที่ดินเพื่อลดปริมาณน้ำไหลบ่า^{[ 45 ]}

การใช้และการจัดการสารเคมีหลังจากการประกาศใช้พระราชบัญญัติการอนุรักษ์และฟื้นฟูทรัพยากร (RCRA) ของสหรัฐอเมริกาในปี 1976 และต่อมาคือพระราชบัญญัติคุณภาพน้ำในปี 1987รัฐและเมืองต่างๆ ได้เพิ่มความเข้มงวดในการควบคุมการกักเก็บและการจัดเก็บสารเคมีที่เป็นพิษ เพื่อป้องกันการรั่วไหล วิธีการที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ การกำหนดให้ถังเก็บใต้ดินต้องมีระบบกักเก็บ สองชั้น การขึ้นทะเบียน การใช้ สารอันตรายการลดจำนวนยาฆ่าแมลงที่อนุญาต และการควบคุมปุ๋ยและสารกำจัดวัชพืชในการบำรุงรักษาภูมิทัศน์อย่างเข้มงวดมากขึ้น ในหลายกรณีทางอุตสาหกรรม จำเป็นต้องมีการบำบัดของเสียก่อน เพื่อลดการรั่วไหลของสารมลพิษลงสู่ ท่อ ระบายน้ำเสียหรือท่อ ระบายน้ำฝน

พระราชบัญญัติควบคุมน้ำสะอาดของสหรัฐอเมริกา(CWA) กำหนดให้รัฐบาลท้องถิ่นในเขตเมือง (ตามที่กำหนดโดยสำนักงานสำมะโนประชากร ) ต้องได้รับ ใบอนุญาตปล่อย น้ำฝนสำหรับระบบระบายน้ำของตน^{[ 46 ] [ 47 ]}โดยพื้นฐานแล้วหมายความว่าท้องถิ่นต้องดำเนิน โครงการ จัดการน้ำฝนสำหรับน้ำไหลบ่าบนพื้นผิวทั้งหมดที่เข้าสู่ ระบบ ท่อระบายน้ำฝน แยกของเทศบาล ("MS4") ระเบียบข้อบังคับของ EPA และรัฐ และเอกสารที่เกี่ยวข้องได้ระบุองค์ประกอบพื้นฐานหกประการที่แต่ละโครงการในท้องถิ่นต้องมี:

• การให้ความรู้แก่ประชาชน (ให้ข้อมูลแก่บุคคล ครัวเรือน และธุรกิจ เกี่ยวกับวิธีการหลีกเลี่ยงมลพิษจากน้ำฝน)
• การมีส่วนร่วมของประชาชน (สนับสนุนการมีส่วนร่วมของประชาชนในการดำเนินงานตามโครงการระดับท้องถิ่น)
• การตรวจจับและกำจัดสิ่งปนเปื้อนที่ปล่อยทิ้งอย่างผิดกฎหมาย (การถอดท่อระบายน้ำเสียหรือท่ออื่นๆ ที่ไม่ใช่ท่อระบายน้ำฝนที่เชื่อมต่อกับระบบ MS4)
• การควบคุมน้ำไหลบ่าจากพื้นที่ ก่อสร้าง (เช่น การควบคุมการกัดเซาะและการตกตะกอน)
• การควบคุมการจัดการน้ำฝนหลังการก่อสร้าง (เช่น การก่อสร้างถาวร)
• การป้องกันมลพิษ (เช่น การปรับปรุงการจัดการสารเคมี รวมถึงการจัดการเชื้อเพลิงและน้ำมันสำหรับยานยนต์ ปุ๋ย สารกำจัดศัตรูพืช และสารละลายน้ำแข็งบนถนน ) และมาตรการ "การดูแลรักษาที่ดี" (เช่น การบำรุงรักษาระบบ)

เจ้าของทรัพย์สินอื่นๆ ที่ดำเนินการระบบระบายน้ำฝนในลักษณะเดียวกับเทศบาล เช่น ระบบทางหลวงของรัฐ มหาวิทยาลัย ฐานทัพทหาร และเรือนจำ ก็อยู่ภายใต้ข้อกำหนดใบอนุญาต MS4 เช่นกัน

การวิเคราะห์น้ำไหลบ่าจะใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ร่วมกับ วิธีการเก็บตัวอย่าง คุณภาพน้ำ ต่างๆ การวัดสามารถทำได้โดยใช้เครื่องมือวิเคราะห์คุณภาพน้ำอัตโนมัติแบบต่อเนื่อง โดยมุ่งเป้าไปที่สารมลพิษ เช่น สารเคมีอินทรีย์หรืออนินทรีย์เฉพาะชนิดค่าpH ความขุ่นฯลฯหรือมุ่งเป้าไปที่ตัวบ่งชี้รอง เช่นออกซิเจนละลายน้ำ นอกจากนี้ยังสามารถทำการวัดแบบเป็นชุดได้โดยการสุ่มตัวอย่างน้ำเพียงครั้งเดียวและทำการทดสอบทางเคมีหรือทางกายภาพกับตัวอย่างนั้น

ในช่วงทศวรรษ 1950 หรือก่อนหน้านั้นแบบจำลองการขนส่งทางอุทกวิทยาปรากฏขึ้นเพื่อคำนวณปริมาณน้ำไหลบ่า โดยส่วนใหญ่เพื่อการพยากรณ์น้ำท่วมตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1970 แบบจำลองคอมพิวเตอร์ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อวิเคราะห์การขนส่งน้ำไหลบ่าที่นำพาสารมลพิษทางน้ำ แบบจำลองเหล่านี้พิจารณาอัตรา การละลายของสารเคมีต่างๆการซึมลงสู่ดิน และปริมาณสารมลพิษสุดท้ายที่ส่งไปยัง แหล่งน้ำที่รองรับ หนึ่งในแบบจำลองแรกๆ ที่กล่าวถึงการละลายของสารเคมีในน้ำไหลบ่าและการขนส่งที่เกิดขึ้นนั้นได้รับการพัฒนาขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1970 ภายใต้สัญญาจ้างกับสำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (EPA) ^{[ 48 ]}แบบจำลองคอมพิวเตอร์ นี้เป็นพื้นฐานของการศึกษาบรรเทาผลกระทบส่วนใหญ่ที่นำไปสู่กลยุทธ์สำหรับการใช้ที่ดินและการควบคุมการจัดการสารเคมี

ผู้ปฏิบัติงานด้านน้ำฝนตระหนักถึงความจำเป็นของแบบจำลองมอนเตคาร์โลในการจำลองกระบวนการน้ำฝนมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากความแปรผันตามธรรมชาติของตัวแปรหลายตัวที่ส่งผลต่อคุณภาพและปริมาณน้ำไหลบ่า ประโยชน์ของการวิเคราะห์มอนเตคาร์โลไม่ใช่การลดความไม่แน่นอนในสถิติอินพุต แต่เป็นการแสดงถึงการรวมกันที่แตกต่างกันของตัวแปรที่กำหนดความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงคุณภาพน้ำ ตัวอย่างหนึ่งของแบบจำลองน้ำฝนประเภทนี้คือแบบจำลองการโหลดและการเจือจางเชิงประจักษ์แบบสุ่ม (SELDM) ^{[ 49 ] [ 50 ]}ซึ่งเป็น แบบจำลองคุณภาพ น้ำฝน SELDM ได้รับการออกแบบมาเพื่อแปลงข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อนให้เป็นข้อมูลที่มีความหมายเกี่ยวกับความเสี่ยงของผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ของน้ำไหลบ่าต่อแหล่งน้ำที่รับน้ำ ความจำเป็นที่อาจเกิดขึ้นสำหรับมาตรการบรรเทา และประสิทธิภาพของมาตรการจัดการดังกล่าวในการลดความเสี่ยงเหล่านี้ SELDM นำเสนอวิธีการประเมินข้อมูลอย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นข้อมูลที่ยากหรือเป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับด้วยวิธีอื่น เนื่องจากแบบจำลองนี้จำลองปฏิสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรทางอุทกวิทยา (ที่มีการกระจายความน่าจะเป็นที่แตกต่างกัน) ส่งผลให้ได้ค่าต่างๆ ที่แสดงถึงผลลัพธ์ระยะยาวที่อาจเกิดขึ้นจากกระบวนการไหลบ่าของน้ำ และผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากมาตรการบรรเทาต่างๆ นอกจากนี้ SELDM ยังช่วยให้สามารถวิเคราะห์ความไวได้อย่างรวดเร็ว เพื่อกำหนดผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงสมมติฐานข้อมูลป้อนเข้าต่อความเสี่ยงของการเปลี่ยนแปลงคุณภาพน้ำ

มีการพัฒนาแบบจำลองคอมพิวเตอร์อื่นๆ (เช่นแบบจำลอง DSSAM ) ที่ช่วยให้สามารถติดตามการไหลของน้ำผิวดินผ่านทางแม่น้ำในฐานะสารมลพิษในน้ำที่มีปฏิกิริยา ในกรณีนี้ การไหลของน้ำผิวดินอาจถือได้ว่าเป็นแหล่งที่มาของมลพิษทางน้ำไปยังแหล่งน้ำที่รองรับ^{[ 51 ]}

• น้ำเสียทางการเกษตร  – มลพิษในแหล่งน้ำ
• การไหลบ่าของสารอาหารทางการเกษตร  – กระบวนการจัดการฟาร์มหน้าเว็บที่แสดงคำอธิบายสั้น ๆ ของเป้าหมายการเปลี่ยนเส้นทาง
• ไบโอสวาล (Bioswale)  – องค์ประกอบทางภูมิทัศน์ที่ออกแบบมาเพื่อจัดการน้ำไหลบ่าบนพื้นผิว
• Catchwater  – อุปกรณ์ดักหรือแยกน้ำไหลบ่า
• น้ำเสีย  – ของเหลวเสียหรือสิ่งปฏิกูลที่ถูกปล่อยลงสู่แม่น้ำหรือทะเล
• น้ำท่วมฉับพลัน
• HydroCADคือซอฟต์แวร์สำหรับการสร้างแบบจำลอง H&H
• แบบจำลองทางอุทกวิทยา  – การคาดการณ์และการจัดการทรัพยากรน้ำ
• โครงการ  วิจัยมลพิษในเขตเมืองระดับประเทศ – โครงการวิจัยมลพิษของสหรัฐฯ – โครงการวิจัยของสหรัฐฯ
• มลพิษจากแหล่งกำเนิดที่ไม่เฉพาะเจาะจง  – มลพิษที่เกิดจากแหล่งกำเนิดหลายแหล่ง
• สารอินทรีย์  – สสารที่ประกอบด้วยสารประกอบอินทรีย์
• สวนฝน  – วิธีการจัดสวนเพื่อลดปริมาณน้ำไหลบ่า
• ค่าสัมประสิทธิ์การไหลบ่า  – พารามิเตอร์ที่ใช้ในอุทกวิทยา
• แบบจำลองการไหลบ่า (อ่างเก็บน้ำ)  – ประเภทของการเคลื่อนที่ของน้ำ
• น้ำสะอาด
• แบบจำลองการโหลดและการเจือจางเชิงประจักษ์แบบสุ่ม  – แบบจำลองคุณภาพน้ำฝน
• ดัชนีสถานะทางโภชนาการ  – การวัดความสามารถของน้ำในการรักษาระดับผลผลิตทางชีวภาพ

ลองค้นหาคำว่า "surface runoff"ในวิกิพีเดีย ซึ่งเป็นพจนานุกรมเสรี

• คู่มือวิศวกรรมแห่งชาติของ USDA NRCS ความสัมพันธ์ระหว่างระดับน้ำและอัตราการไหล บทที่ 14
• NutrientNetเป็นเครื่องมือซื้อขายธาตุอาหารออนไลน์ที่พัฒนาโดยสถาบันทรัพยากรโลก (World Resources Institute ) ออกแบบมาเพื่อแก้ไขปัญหาคุณภาพน้ำที่เกี่ยวข้องกับการไหลบ่าของน้ำผิวดินและมลพิษอื่นๆ ดู เว็บไซต์ PA NutrientNetที่ออกแบบมาสำหรับโครงการซื้อขายธาตุอาหารของรัฐเพนซิลเวเนีย ได้เช่นกัน
• ระบบบำบัดน้ำเสียแบบชีวภาพ (Bioretention)เป็น วิธี การพัฒนาที่มีผลกระทบต่ำในการบำบัดน้ำไหลบ่าบนพื้นผิว
• Liu, Yang (2009). "การปรับเทียบแบบจำลองปริมาณน้ำฝน-ปริมาณน้ำไหลบ่าโดยอัตโนมัติโดยใช้อัลกอริทึมฝูงอนุภาคหลายวัตถุประสงค์ที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพสูง" Expert Systems with Applications . 36 (5): 9533– 9538. doi : 10.1016/j.eswa.2008.10.086 .
• Liu, Yang; Pender, Gareth (2013). "การปรับเทียบอัตโนมัติของแบบจำลองการแพร่กระจายน้ำท่วมอย่างรวดเร็วโดยใช้การเพิ่มประสิทธิภาพแบบหลายวัตถุประสงค์" Soft Computing . 17 (4): 713– 724. doi : 10.1007/s00500-012-0944-z . S2CID  27947972 .
• Liu, Yang; Sun, Fan (2010). "การวิเคราะห์ความไวและการปรับเทียบอัตโนมัติของแบบจำลองปริมาณน้ำฝน-น้ำไหลโดยใช้วัตถุประสงค์หลายประการ" Ecological Informatics . 5 (4): 304– 310. Bibcode : 2010EcInf...5..304L . doi : 10.1016/j.ecoinf.2010.04.006 .
• แบบจำลองน้ำฝน USGS แบบจำลองการโหลดและการเจือจางเชิงสุ่มแบบประจักษ์ (SELDM)