كثافة التصريف

كثافة التصريف هي كمية تُستخدم لوصف المعايير الفيزيائية لحوض التصريف . وقد وصفها روبرت إي. هورتون لأول مرة ، وتُعرَّف كثافة التصريف بأنها الطول الكلي للقناة في حوض التصريف مقسومًا على المساحة الكلية، ويتم تمثيلها بالمعادلة ^{[ 1 ].}

${\displaystyle D_{d}={\frac {\sum {L}}{A_{basin}}}.}$

تمثل هذه الكمية متوسط ​​طول القناة لكل وحدة مساحة من مستجمع المياه ، ولها وحدات قياس.${\displaystyle {\frac {\left[L\right]}{\left[L^{2}\right]}}}$والتي غالباً ما تُختزل إلى${\displaystyle \left[L^{-1}\right]}$.

تعتمد كثافة التصريف على كلٍ من المناخ والخصائص الفيزيائية لحوض التصريف. تؤثر نفاذية التربة (صعوبة تسرب المياه) ونوع الصخور الأساسية على جريان المياه في مستجمع المياه؛ فالتربة غير المنفذة أو الصخور الأساسية المكشوفة تؤدي إلى زيادة جريان المياه السطحية ، وبالتالي إلى زيادة تواتر الجداول. كما تتميز المناطق الوعرة أو ذات التضاريس المرتفعة بكثافة تصريف أعلى من أحواض التصريف الأخرى، إذا كانت الخصائص الأخرى للحوض متماثلة.

عند تحديد الطول الإجمالي للجداول في حوض تصريف، ينبغي مراعاة الجداول الدائمة والموسمية على حد سواء. ^{[ 2 ]} إذا احتوى حوض التصريف على جداول موسمية فقط، فإن كثافة التصريف، وفقًا للمعادلة المذكورة أعلاه، ستُحسب على أنها صفر إذا تم حساب الطول الإجمالي للجداول باستخدام الجداول الدائمة فقط. إن تجاهل الجداول الموسمية في الحسابات لا يأخذ في الاعتبار سلوك الحوض أثناء الفيضانات، وبالتالي لا يُمثل خصائص التصريف في الحوض تمثيلًا كاملًا.

تُشير كثافة التصريف إلى معدل تسرب المياه ونفاذية حوض التصريف، وترتبط بشكل الرسم البياني للتدفق . وتعتمد كثافة التصريف على كلٍ من المناخ والخصائص الفيزيائية لحوض التصريف.

كما أن كثافة التصريف العالية تعني نسبة تشعب عالية .

يمكن استخدام كثافة التصريف لتقريب متوسط ​​طول الجريان السطحي في مستجمع مائي. استخدم هورتون (1945) المعادلة التالية كتقريب لوصف متوسط ​​طول الجريان السطحي كدالة لكثافة التصريف: ^{[ 2 ]}

${\displaystyle l_{O}={\frac {1}{2D_{d}}},}$

أين${\displaystyle l_{0}}$هو طول الجريان السطحي و${\displaystyle D_{d}}$هي كثافة تصريف المياه في منطقة التجميع.

وبالنظر إلى هندسة القنوات على سفح التل، اقترح هورتون أيضًا المعادلة التالية ^{[ 2 ]}

${\displaystyle l_{O}={\frac {1}{2D_{d}{\sqrt {1-\left({\frac {s_{c}}{s_{g}}}\right)^{2}}}}},}$

أين${\displaystyle s_{c}}$ميل القناة و${\displaystyle s_{g}}$هو متوسط ​​انحدار الأرض في المنطقة.

يمكن وصف حوض التصريف بثلاثة عناصر أساسية: القنوات، ومساحة المنحدرات المرتبطة بتلك القنوات، ومناطق المصدر. ^{[ 3 ]} القنوات هي أجزاء محددة جيدًا تنقل المياه بكفاءة عبر حوض التصريف. يشير وصف هذه العناصر بـ"القنوات" بدلًا من "الجداول" إلى أنه ليس من الضروري وجود تدفق مستمر للمياه لوصف سلوك هذه المنطقة كقناة مائية. وفقًا لنظام تصنيف الجداول لآرثر ستراهلر ، ^{[ 4 ]} لا تُصنف القنوات ضمن رتبة واحدة أو نطاق من الرتب. تتحد قنوات الرتب الدنيا لتشكيل قنوات ذات رتب أعلى. أما مساحات المنحدرات المرتبطة بها فهي المنحدرات التي تصب مباشرة في القنوات. ^{[ 3 ]} يدخل هطول الأمطار الذي يتساقط على مساحات المنحدرات ولا يُفقد بالتسرب أو التبخر إلى القنوات. مناطق المصدر هي مناطق مقعرة من المنحدرات مرتبطة بقناة واحدة. ^{[ 4 ]} يتدفق الهطول الذي يدخل منطقة المصدر ولا يُفقد بالتسرب أو التبخر عبر منطقة المصدر ويدخل القناة عند رأسها. وتُفرّق مناطق المصدر عن مناطق المنحدرات المرتبطة بالقنوات من خلال تصريف مناطق المصدر عبر رأس القناة، بينما تصب مناطق المنحدرات المرتبطة بها في بقية مجرى النهر. ^{[ 3 ]} وفقًا لنظام ستراهلر لترتيب المجاري المائية، تصب جميع مناطق المصدر في قناة رئيسية، بحسب تعريف القناة الرئيسية. ^{[ 4 ]}

يصف براس وآخرون (1991) ^{[ 5 ]} الشروط اللازمة لتكوين القنوات. يُعدّ تكوين القنوات مفهومًا وثيق الصلة بتكوين وتطور نظام الصرف، ويؤثر على كثافة الصرف في مستجمعات المياه. تحدد العلاقة التي يقترحونها سلوك منحدر تل معين استجابةً لاضطراب طفيف. يقترحون المعادلة التالية كعلاقة بين مساحة المصدر، وميل المصدر، وتدفق الرواسب عبر هذه المساحة: ^{[ 5 ]}

${\displaystyle a{\frac {\partial F}{\partial S}}{\frac {dS}{da}}=Fa{\frac {\partial F}{\partial a}},}$

حيث F هو تدفق الرواسب، وS هو ميل منطقة المصدر، و a هي مساحة المصدر. يحدد الطرف الأيمن من هذه العلاقة استقرار القناة أو عدم استقرارها. إذا كان الطرف الأيمن من المعادلة أكبر من الصفر، فإن المنحدر يكون مستقرًا، ولا تتطور الاضطرابات الصغيرة، مثل أحداث التعرية الصغيرة، إلى قنوات. وعلى العكس من ذلك، إذا كان الطرف الأيمن من المعادلة أقل من الصفر، فإن براس وآخرون ^{[ 5 ]} يحددون أن المنحدر غير مستقر، وستميل هياكل التعرية الصغيرة، مثل الأخاديد، إلى النمو وتشكيل قناة وزيادة كثافة التصريف في الحوض. بهذا المعنى، لا يُستخدم مصطلح "غير مستقر" بمعنى أن ميل المنحدر أكبر من زاوية الاستقرار وبالتالي عرضة للانهيارات الأرضية ، بل بمعنى أن عمليات التعرية النهرية، مثل التدفق السطحي أو تدفق القناة، تميل إلى الحفر والتعرية لتشكيل قناة واحدة. ^{[ 5 ]} لذلك، تؤثر خصائص منطقة المصدر، أو منطقة المصدر المحتملة، على كثافة التصريف وتطور حوض التصريف. ^{[ 5 ]}

ترتبط كثافة التصريف بمعادلة توازن المياه: ^{[ 6 ]}

${\displaystyle {\frac {dV}{dt}}=R+G_{i}-G_{o}-G_{s}-ET-Q_{w},}$

أين${\displaystyle {\frac {dV}{dt}}}$يمثل التغير في سعة تخزين الخزان ، _و R يمثل الهطول ، _و ET يمثل التبخر النتحي ، _و Gi و Go يمثلان تدفق المياه الجوفية إلى الحوض وخارجه على التوالي، _و Gs يمثل تصريف المياه الجوفية إلى الجداول، و Qw يمثل تصريف المياه الجوفية من الحوض عبر الآبار . ترتبط كثافة التصريف بمصطلحي التخزين والجريان السطحي. كما ترتبط بكفاءة نقل المياه عبر سطح الأرض. تُنقل المياه عبر القنوات بسرعة أكبر بكثير من نقلها عبر المنحدرات، حيث يكون الجريان السطحي المشبع أبطأ بسبب ترققه وعرقلته بواسطة الغطاء النباتي أو المسامات في الأرض. ^{[ 7 ]} وبالتالي، فإن حوض التصريف ذو كثافة التصريف الأعلى نسبيًا يكون أكثر كفاءة في التصريف من حوض ذي كثافة أقل. ^{[ 7 ]} نظرًا لوجود نظام تصريف أكثر اتساعًا في حوض ذي كثافة أعلى، فإن الهطول الذي يدخل إلى الطبقة السفلية من التربة سيقطع، في المتوسط، مسافة أقصر فوق المنحدرات الأبطأ قبل أن يصل إلى القنوات الأسرع جريانًا ويخرج من الحوض عبر القنوات في وقت أقل. وعلى النقيض من ذلك، فإن هطول الأمطار الذي يدخل حوض تصريف منخفض الكثافة سيستغرق وقتاً أطول للخروج من الحوض بسبب انتقاله عبر المنحدرات الأبطأ لفترة أطول. ^{[ 7 ]}

في بحثه الذي نشره عام 1963 حول كثافة التصريف وتدفق المياه، وجد تشارلز كارلستون أن التدفق الأساسي إلى الجداول يرتبط عكسيًا بكثافة التصريف في حوض التصريف: ^{[ 8 ]}

${\displaystyle Q_{baseflow}\propto {D_{d}}^{-2}.}$

تمثل هذه المعادلة تأثير كثافة التصريف على التسرب. فمع ازدياد كثافة التصريف، يقلّ تدفق المياه الأساسي إلى مجرى مائي في حوض تصريف معين، وذلك لانخفاض كمية التسرب التي تُسهم في هذا التدفق. ^{[ 8 ]} كما أن جزءًا أكبر من المياه الداخلة إلى حوض التصريف أثناء وبعد هطول الأمطار مباشرةً، يخرج سريعًا عبر المجاري المائية، ولا يتسرب ليُسهم في تدفق المياه الأساسي. وقد وجد غريغوري ووالينغ (1968) أن متوسط ​​التصريف عبر حوض التصريف يتناسب طرديًا مع مربع كثافة التصريف. ^{[ 9 ]}

${\displaystyle Q_{runoff}\propto D_{d}^{2}.}$

توضح هذه العلاقة أن البيئة ذات كثافة التصريف العالية تنقل المياه بكفاءة أكبر عبر الحوض. ^{[ 7 ]} في بيئة ذات كثافة تصريف منخفضة نسبيًا، فإن انخفاض متوسط ​​التصريف المتوقع وفقًا لهذه العلاقة يعود إلى أن الجريان السطحي يقضي وقتًا أطول في الجريان فوق المنحدرات، مما يتيح له وقتًا أطول للتسرب إلى باطن الأرض. ويؤدي ازدياد التسرب إلى انخفاض الجريان السطحي، وفقًا لمعادلة توازن المياه. ^{[ 6 ]}

تتفق هاتان المعادلتان مع بعضهما البعض وتتبعان معادلة توازن المياه. ووفقًا للمعادلتين، في حوض تصريف ذي كثافة عالية، تكون مساهمة الجريان السطحي في تصريف المجرى كبيرة، بينما تكون مساهمة الجريان القاعدي منخفضة. وعلى العكس من ذلك، فإن المجرى في نظام تصريف ذي كثافة منخفضة يكون له مساهمة أكبر من الجريان القاعدي ومساهمة أقل من الجريان السطحي . ^{[ 8 ] [ 9 ]}

يعكس معدل التدفق عبر المجرى المركزي الذي يصرف مستجمع المياه كثافة التصريف، مما يجعله أداة تشخيصية مفيدة للتنبؤ بسلوك الفيضان في مستجمع المياه بعد عاصفة، وذلك لارتباطه الوثيق بالمخطط الهيدروغرافي . ^{[ 7 ]} تُعد المادة التي يتدفق فوقها الجريان السطحي أحد العوامل المؤثرة على سرعة تدفق المياه خارج مستجمع المياه. يتدفق الماء ببطء شديد فوق سفوح التلال مقارنةً بالقنوات. ^{[ 7 ]} وفقًا لتفسير هورتون بأن نصف مقلوب كثافة التصريف هو متوسط ​​طول الجريان السطحي ^{[ 2 ]،} فإن الجريان السطحي في بيئات ذات تصريف عالٍ سيصل إلى قناة سريعة التدفق بشكل أسرع وعلى مسافة أقصر. على المخطط الهيدروغرافي، تكون الذروة أعلى وتحدث على مسافة أقصر. غالبًا ما يُشار إلى هذه الذروة الأكثر كثافة وارتفاعًا بأنها "ذروة مفاجئة". ^{[ 7 ]}

يتأثر توقيت الرسم البياني للتدفق المائي بالنسبة لذروة الرسم البياني للأمطار بكثافة التصريف. ^{[ 7 ]} فالمياه التي تدخل مستجمعات مائية ذات تصريف عالٍ أثناء العاصفة تصل إلى القنوات بسرعة نسبية وتتدفق عبرها بسرعة عالية إلى مخرج المستجمعات المائية في وقت قصير نسبيًا. في المقابل، فإن المياه التي تدخل حوضًا ذا كثافة تصريف منخفضة، في المتوسط، تضطر إلى قطع مسافة أطول فوق منحدر التل ذي السرعة المنخفضة للوصول إلى القنوات. ونتيجة لذلك، تحتاج المياه إلى وقت أطول للوصول إلى مخرج المستجمعات المائية. وبالتالي، فإن الفترة الزمنية الفاصلة بين ذروة الرسم البياني للأمطار والرسم البياني للتدفق المائي تتناسب عكسيًا مع كثافة التصريف؛ فكلما زادت كثافة التصريف، زادت كفاءة تصريف المياه من الحوض، وقلّت الفترة الزمنية الفاصلة. ^{[ 7 ]}

من التأثيرات الأخرى لكثافة التصريف على الرسم البياني للتدفق المائي، زيادة حدة انخفاض التدفق بعد العاصفة، وذلك لتأثيرها على كلٍ من التدفق السطحي والتدفق القاعدي. ^{[ 7 ] [ 10 ]} يحدث انخفاض التدفق بعد ذروة منحنى التدفق المائي، عندما يبدأ التدفق السطحي بالانخفاض عائدًا إلى مستوياته الطبيعية. في الأنظمة ذات التصريف العالي، يصل التدفق السطحي إلى القنوات بشكل أسرع، مما ينتج عنه اتساع أقل في انخفاض التدفق. يُعد التدفق القاعدي المساهم الآخر في الرسم البياني للتدفق المائي. تحدث ذروة التدفق القاعدي إلى القنوات بعد ذروة التدفق السريع، لأن تدفق المياه الجوفية أبطأ بكثير من التدفق السريع. ولأن ذروة التدفق القاعدي تحدث بعد ذروة التدفق السريع، فإنها تؤثر على شكل انخفاض التدفق. ^{[ 10 ]} وفقًا لنظرية التناسب التي طرحها غريغوري ووالينغ، ^{[ 9 ]} مع ازدياد كثافة التصريف، تتضاءل مساهمة التدفق القاعدي في انخفاض التدفق. خلال العواصف في أحواض ذات كثافة تصريف عالية، يتسرب القليل من الماء إلى باطن الأرض، لأن الماء يقضي وقتًا أقل في التدفق على سطح الأرض قبل خروجه عبر القناة المركزية. ونظرًا لقلة الماء المتسرب، فإن التدفق الأساسي لا يُسهم إلا بنسبة ضئيلة في منحنى انخفاض منسوب المياه، مما يجعله شديد الانحدار. في المقابل، يكون منحنى انخفاض منسوب المياه في الأحواض ذات كثافة التصريف المنخفضة أقل انحدارًا. ووفقًا لعلاقة غريغوري ووالينغ ^{[ 9 ]} ، يؤدي انخفاض كثافة التصريف إلى زيادة التدفق الأساسي إلى القنوات، وانخفاض تدريجي في منحنى التدفق.

حدد تشارلز كارلستون (1963) ^{[ 8 ]} معادلةً للتعبير عن متوسط ​​جريان الفيضانات السنوي، Q2.33، لحوض تصريف معين كدالة لكثافة التصريف. وقد وجد كارلستون ارتباطًا بين هاتين الكميتين عند رسم بيانات من 15 حوض تصريف، وحدد المعادلة ^{[ 8 ].}

${\displaystyle Q_{2.33}=1.3D^{2},}$

حيث تُقاس Q بوحدة القدم المكعب في الثانية لكل ميل مربع، و D _d بوحدة الميل العكسي. ومن هذه المعادلة، يُستنتج أن حوض التصريف سيُعدّل نفسه بفعل التعرية بحيث تتحقق هذه المعادلة.

يؤثر وجود الغطاء النباتي في حوض التصريف على كثافة التصريف بطرق متعددة. فهو يمنع حدوث الانهيارات الأرضية ^{[ 11 ]} في منطقة المنبع التي قد تؤدي إلى تكوين قنوات، كما يقلل من نطاق قيم كثافة التصريف بغض النظر عن تركيبة التربة. ^{[ 11 ]}

تُساهم النباتات في استقرار منطقة المصدر غير المستقرة في الحوض وتمنع بدء تشكل القنوات . ^{[ 11 ]} تعمل النباتات على تثبيت المنحدرات التي تنمو عليها، مما يُقلل من عمليات التعرية الفيزيائية مثل رذاذ المطر، والتفتت الجاف، وعمليات التجمد والذوبان. ^{[ 11 ]} على الرغم من وجود تباين كبير بين الأنواع، إلا أن جذور النباتات تنمو في شبكات تحت الأرض تُثبّت التربة في مكانها. وبسبب تثبيت التربة، تصبح أقل عرضة للتعرية الناتجة عن هذه العمليات الفيزيائية. ^{[ 11 ]} وقد وُجد أن انتشار التربة على المنحدرات يتناقص بشكل أُسّي مع زيادة الغطاء النباتي. ^{[ 11 ]} من خلال تثبيت المنحدرات في منطقة مصدر الأحواض، يقل احتمال بدء تشكل القنوات. كما تُمنع عمليات التعرية التي قد تؤدي إلى بدء تشكل القنوات. وتُوفر زيادة قوة التربة حمايةً ضد التعرية الناتجة عن جريان المياه السطحي، والتي تُعيق تطور القنوات بمجرد بدء تشكلها. ^{[ 11 ]}

على مستوى الحوض، يقل عدد القنوات فيه، وتكون كثافة التصريف أقل من النظام غير المغطى بالنباتات. مع ذلك، فإن تأثير الغطاء النباتي على خفض كثافة التصريف ليس مطلقًا. فمع ازدياد كثافة الغطاء النباتي، يتضاءل تأثير زيادة هذه الكثافة. ويفرض هذا التأثير حدًا أقصى لإجمالي الانخفاض في كثافة التصريف الذي يمكن أن يُحدثه الغطاء النباتي. ^{[ 11 ]}

يُضيّق الغطاء النباتي أيضًا نطاق قيم كثافة التصريف لأحواض التربة ذات التركيبات المختلفة. ^{[ 11 ]} قد تتفاوت كثافة التصريف في الأحواض غير المغطاة بالنباتات بشكل كبير، من منخفضة إلى عالية. ترتبط كثافة التصريف بسهولة تكوّن القنوات. ووفقًا لمعادلة مونتغمري وديتريش، فإن كثافة التصريف هي دالة للتوصيل الهيدروليكي الرأسي . تتميز الرواسب الخشنة الحبيبات، كالرمل، بتوصيل هيدروليكي أعلى، وتتوقع المعادلة أن تُشكّل نظامًا ذا كثافة تصريف أعلى نسبيًا من نظام مُشكّل من طمي أنعم ذي توصيل هيدروليكي أقل. ^{[ 6 ]}

تلعب حرائق الغابات دورًا غير مباشر في كثافة تصريف المياه في الأحواض. إذ تُدمر هذه الحرائق، سواءً كانت طبيعية أو غير طبيعية، جزءًا من الغطاء النباتي القائم أو كله، مما يُزيل الاستقرار الذي تُوفره النباتات وجذورها. وتصبح سفوح التلال المُزعزعة حديثًا في الحوض عُرضةً لعمليات تكوين القنوات، وقد تزداد كثافة تصريف المياه في الحوض حتى يعود الغطاء النباتي إلى حالته السابقة. ويُحدد نوع النباتات وعمق وكثافة جذورها مدى تماسك التربة، فضلًا عن شدة حريق الغابة في قتل الغطاء النباتي وإزالته. وقد أكدت عمليات المحاكاة الحاسوبية أن كثافة تصريف المياه ستكون أعلى في المناطق التي تشهد حرائق غابات أكثر تواترًا. ^{[ 11 ]}

قد تتأثر كثافة التصريف أيضًا بتغير المناخ. يقترح لانغبين وشوم (1958)9 معادلة لمعدل تصريف الرواسب عبر مستجمعات المياه كدالة لمعدل هطول الأمطار: ^{[ 12 ]}

${\displaystyle P={\frac {aR^{\alpha }}{1+bR^{\gamma }}},}$

حيث P هي كمية الرواسب، وR هو متوسط ​​هطول الأمطار الفعال، و α ≈ 2.3 ، و γ ≈ 3.33 ، وتختلف قيمتا a و b باختلاف الوحدات. يُظهر الرسم البياني لهذه المعادلة قيمة عظمى بين 250 و360 ملم (10-14 بوصة ) وانخفاضات حادة على جانبي هذه القيمة العظمى. عند انخفاض هطول الأمطار الفعال، يكون تصريف الرواسب أقل نظرًا لقلة كمية الأمطار اللازمة لتآكل المنحدر. أما عند ارتفاع هطول الأمطار الفعال، فيُعزى انخفاض كمية الرواسب إلى زيادة الغطاء النباتي. ^{[ 12 ]} إذ تدعم زيادة الهطول غطاءً نباتيًا أكثر كثافة، وتمنع الجريان السطحي وغيره من أساليب التعرية الفيزيائية. تتوافق هذه النتيجة مع نتائج دراسة إسطنبوللوغلو وبراس حول تأثير الغطاء النباتي على التعرية وتكوين القنوات. ^{[ 11 ]} 

تُعتبر الأراضي الوعرة في كاينفيل، يوتا ، منطقة ذات كثافة تصريف عالية للغاية. تتميز هذه المنطقة بانحداراتها الشديدة، وتضاريسها المرتفعة، ومناخها الجاف، وانعدام الغطاء النباتي فيها تمامًا. ^{[ 13 ] [ 7 ]} ولأن انحدارات التلال غالبًا ما تتجاوز زاوية الاستقرار ، فإن عملية التعرية السائدة في أراضي كاينفيل الوعرة هي الانزلاقات الأرضية . ^{[ 13 ]} لا يوجد غطاء نباتي يوفر الاستقرار للمنحدرات ويزيد من زاوية الاستقرار ويمنع الانزلاقات الأرضية. ومع ذلك، تظل المناطق الواقعة أسفل زاوية الاستقرار ذات زاوية كبيرة عمومًا، ويظل انتشار التربة على المنحدرات، وفقًا للعلاقة التالية، مصدرًا مهمًا للتعرية:

${\displaystyle {\frac {\partial z}{\partial t}}=K_{s}{\frac {\partial ^{2}z}{\partial x^{2}}},}$

حيث K _s هو معامل انتشار المنحدر، و z هو ارتفاع المنحدر، و x هي المسافة الأفقية.

يُظهر نطاق كثافات التصريف في أراضي كاينفيل الوعرة الطبيعة المعقدة لكثافات التصريف في البيئات قليلة الهطول المطري. ^{[ 11 ]} في دراسة أجراها آلان هوارد (1996) على المنطقة، وجد أن تأثير زيادة زوايا التضاريس في الأحواض المختلفة لم يكن ثابتًا على كثافة التصريف. ^{[ 13 ]} بالنسبة للمناطق ذات التضاريس المنخفضة نسبيًا، توجد علاقة طردية بين كثافة التصريف والتضاريس. ويستمر هذا حتى الوصول إلى عتبة معينة عند نسبة تضاريس أعلى، حيث تترافق زيادة نسبة الانحدار مع انخفاض في كثافة التصريف. ^{[ 13 ]} يُفسر هوارد ذلك بأنه نتيجة لزيادة مساحة المصدر الحرجة اللازمة لدعم القناة. عند انحدار أعلى، يكون التعرية أسرع وأكثر كفاءة، حيث يتم توجيهها عبر عدد أقل من القنوات. ^{[ 13 ]} ينتج عن انخفاض عدد القنوات انخفاض في كثافة التصريف للحوض.

تُظهر هذه الخريطة الطبوغرافية النوعية لجزء من أراضي كاينفيل الوعرة شبكة تصريف واسعة في بيئة قاحلة. وبالرجوع إلى تعريف مونتغمري وديتريش للأجزاء الأساسية لحوض التصريف، ^{[ 3 ]} نجد أن مساحة المصدر لكل قناة صغيرة نسبيًا، مما يؤدي إلى تكوّن عدد كبير من القنوات. وتُظهر صورة أراضي كاينفيل الوعرة قلة الغطاء النباتي وكثرة القنوات. تقع أراضي كاينفيل الوعرة في بيئة قاحلة، حيث يبلغ متوسط ​​هطول الأمطار فيها 125 مليمترًا (4.9 بوصة) سنويًا. ^{[ 13 ]} ويتناقض هذا الهطول المنخفض مع معادلة مونتغمري وديتريش لكثافة التصريف، التي تتوقع أن تكون كثافة التصريف منخفضة حيث يكون هطول الأمطار منخفضًا. ^{[ 3 ]} ويتوافق هذا السلوك بشكل أكبر مع تعبير لانغبين وشوم عن معدل التعرية كدالة لهطول الأمطار. ^{[ ١٢ ]} وفقًا للمعادلة، يزداد التعرية مع ازدياد هطول الأمطار حتى يصل إلى مستوى يسمح لهطول الأمطار بدعم نمو الغطاء النباتي. ويشير غياب الغطاء النباتي في صورة أراضي كاينفيل الوعرة إلى أن معدل هطول الأمطار في هذه المنطقة أقل من الحد الأدنى اللازم لدعم نمو الغطاء النباتي. 

• حوض تصريف المياه في قناة التعلم