ที่ราบลุ่มแม่น้ำ

พื้นที่ลุ่มน้ำทำหน้าที่แบบกรวย รวบรวมน้ำทั้งหมดภายในพื้นที่ลุ่มน้ำและบังคับให้ไหลไปตามช่องระบายเดียว พื้นที่ลุ่มน้ำแต่ละแห่งถูกแยกด้วยภูมิประเทศจากพื้นที่ลุ่มน้ำอื่นด้วยปริมณฑล (เส้นแบ่งเขตตามธรรมชาติ) เรียก สันปันน้ำ ซึ่งเป็นลักษณะทางภูมิศาสตร์ที่สูงอย่างต่อเนื่องเป็นแนว (เช่นแนวสันเขา เนินเขา หรือภูเขา) ทำหน้าที่เป็นแนวแบ่งกั้นน้ำ

การไหลของน้ำเมื่อแบ่งออกจากกันตามปริมณฑลภูมิประเทศ คือ สันปันน้ำ (drainage divine) จะไหลลงสู่ลำน้ำสาขาย่อยหรือลำน้ำต้นน้ำ (sub-stream) ในตอนบนของพื้นที่ลุ่มน้ำ แล้วลงตามความลาดชันสู่แม่น้ำสาขาและพื้นที่ลุ่มน้ำสาขา (stream และ sub-drainage basin) รวมกันลงสู่แม่น้ำสายหลัก (mainstream) จนไหลออกปากน้ำ (outlet) ในที่สุด

ยกตัวอย่างเช่น ลุ่มน้ำเจ้าพระยา ซึ่งมีระบบสันปันน้ำในภาคเหนือของประเทศไทยและพื้นที่ต้นน้ำในจังหวัดเชียงใหม่ ลำปาง แพร่ และอื่น ๆ รองรับน้ำฝน สะสมและระบายลงสู่พื้นที่ลุ่มน้ำสาขา (พื้นที่ลุ่มน้ำย่อย) ได้แก่ ลุ่มน้ำปิง ลุ่มน้ำวัง ลุ่มน้ำยม ลุ่มน้ำน่าน แล้วไหลรวมกันลงผ่านแม่น้ำเจ้าพระยา ลงสู่อ่าวไทย

มีการจัดระดับพื้นที่ลุ่มน้ำ ซึ่งคล้ายกับการจัดระบบหน่วยทางอุทกศาสตร์

แอ่งมหาสมุทร

ในทางอุทกวิทยา แอ่งมหาสมุทร (oceanic basin) อาจอยู่ที่ใดก็ได้บนโลกที่มีน้ำทะเลปกคลุม แต่ในเชิงธรณีวิทยา แอ่งมหาสมุทรเป็นแอ่งทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ที่อยู่ต่ำกว่าระดับน้ำทะเล ทางธรณีวิทยามีลักษณะทางธรณีสัณฐานใต้ทะเลอื่นๆ เช่น ไหล่ทวีป ร่องลึกก้นสมุทร และเทือกเขาใต้ทะเล (เช่น สันเขากลางมหาสมุทร) ซึ่งไม่ถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของแอ่งมหาสมุทร ในขณะที่อุทกวิทยาแอ่งมหาสมุทรรวมถึงชั้นทวีปขนาบข้างและทะเลลึกตื้น

หากคำนวนขนาดจากเส้นแบ่งทวีปมีพื้นดินทั้งหมดโดยประมาณ 146.6 ล้านตารางกิโลเมตร^[8] หรือคำนวนเฉพาะที่ราบลุ่มแม่น้ำและสาขาโดยไม่รวมที่ลุ่มน้ำแบบปิดมีพื้นที่ประมาณ 90.7 ล้านตารางกิโลเมตร^[9] พื้นที่ลุ่มน้ำที่ระบายน้ำจืดไหลลงสู่มหาสมุทรและแอ่งมหาสมุทรที่สำคัญได้แก่

• พื้นที่ประมาณ (โดยเส้นแบ่งทวีป) 69.8^[8] หรือ (โดยไม่รวมที่ลุ่มน้ำแบบปิด) 39.3^[9] ล้านตารางกิโลเมตร คิดเป็นร้อยละ 47.6 หรือ 43.3 ของพื้นดินโลกตามลำดับที่ไหลลงสู่มหาสมุทรแอตแลนติก ได้แก่ ในทวีปอเมริกาเหนือ น้ำผิวดินไหลลงสู่มหาสมุทรแอตแลนติกผ่านทางที่ราบลุ่มแม่น้ำเซนต์ลอว์เรนซ์และพื้นที่ลุ่มน้ำเกรตเลกส์ ซึ่งชายฝั่งตะวันออกของสหรัฐอเมริกา รัฐมาริไทมส์ของแคนาดาและพื้นที่ส่วนใหญ่ของรัฐนิวฟันด์แลนด์และแลบราดอร์ ตลอดจนเกือบทั้งหมดของอเมริกาใต้ฝั่งตะวันออก ไหลลงสู่มหาสมุทรแอตแลนติก รวมทั้งยุโรปตะวันตก ยูโรปเหนือ ยุโรปกลางส่วนใหญ่ และส่วนใหญ่ของแอฟริกาใต้สะฮาราฝั่งตะวันตก เวสเทิร์นสะฮาราและบางส่วนของโมร็อกโก ทะเลในที่สำคัญสองแห่งของโลกก็ไหลลงสู่มหาสมุทรแอตแลนติกเช่นกัน คือ
  • พื้นที่ลุ่มน้ำของทะเลแคริบเบียนและอ่าวเม็กซิโก ซึี่งรวมถึงพื้นที่ส่วนใหญ่ของสหรัฐตอนกลางระหว่างเทือกเขาแอปพาเลเชียนและเทือกเขาร็อกกี ส่วนเล็ก ๆ ของรัฐแอลเบอร์ตาและรัฐซัสแคตเชวันของแคนาดา อเมริกากลางตะวันออก หมู่เกาะแคริบเบียนและอ่าวเม็กซิโก และบางส่วน ของทวีปอเมริกาใต้ตอนเหนือ
  • พื้นที่ลุ่มน้ำของทะเลเมดิเตอร์เรเนียน ประกอบด้วยพื้นที่ส่วนใหญ่ของแอฟริกาเหนือ แอฟริกากลาง-ตะวันออก (ผ่านแม่น้ำไนล์) ยุโรปใต้ ยุโรปกลางและตะวันออก ตุรกี และพื้นที่ชายฝั่งของอิสราเอล เลบานอน และซีเรีย

• มหาสมุทรอาร์กติก ส่วนใหญ่จากการระบายน้ำของพื้นที่ลุ่มน้ำในแคนาดาตะวันตกและเหนือในส่วนทางตะวันออกของเส้นแบ่งทวีปของทวีปอเมริกา รัฐอะแลสกาตอนเหนือ และบางส่วนของรัฐนอร์ทดาโคตา รัฐเซาท์ดาโคตา รัฐมินนิโซตา และรัฐมอนแทนาในสหรัฐอเมริกา ชายฝั่งทางเหนือของคาบสมุทรสแกนดิเนเวียในยุโรป ภาคกลางและตอนเหนือของรัสเซีย และบางส่วนของคาซัคสถานและมองโกเลีย ซึ่งรวมเป็นพื้นที่ประมาณ 23.1^[8] หรือ 17.1^[9] ล้านตารางกิโลเมตร คิดเป็นร้อยละ 15.7^[7] หรือ 18.8 ของพื้นดินโลกตามลำดับ
• มีเพียงพื้นที่ประมาณ 20.3^[8] หรือ 14.0^[9] ล้านตารางกิโลเมตร คิดเป็นร้อยละ 13.8^[7] หรือ 17.4 ของพื้นดินโลกตามลำดับที่ระบายน้ำจืดไหลลงสู่มหาสมุทรแปซิฟิก ลุ่มน้ำส่วนใหญ่ประกอบด้วยลุ่มน้ำในประเทศจีน รัสเซียตะวันออกและตะวันออกเฉียงใต้ ญี่ปุ่น คาบสมุทรเกาหลี อินโดจีน อินโดนีเซีย มาเลเซีย ฟิลิปปินส์ และหมู่เกาะแปซิฟิกทั้งหมด ชายฝั่งตะวันออกเฉียงเหนือของออสเตรเลีย ทางตะวันตกของแคนาดาและสหรัฐอเมริกา (รวมถึงส่วนใหญ่ของรัฐอะแลสกา) อเมริกากลางทางตะวันตก และอเมริกาใต้ทางตะวันตกของเทือกเขาแอนดีส
• พื้นที่ลุ่มน้ำที่ไหลลงสู่มหาสมุทรอินเดียยังประกอบด้วยพื้นที่ประมาณ 19.4^[8] หรือ 10.8^[9] ล้านตารางกิโลเมตร คิดเป็นร้อยละ 13.2^[10] หรือ 11.9 ของพื้นดินโลกตามลำดับ ไหลลงสู่ตามชายฝั่งตะวันออกของแอฟริกา ชายฝั่งทะเลแดงและอ่าวเปอร์เซีย อนุทวีปอินเดีย พม่า และส่วนใหญ่ของออสเตรเลีย

• มหาสมุทรใต้ ได้หยาดน้ำฟ้าจากทวีปแอนตาร์กติกา ซึ่งแอนตาร์กติกาคิดเป็นพื้นที่ประมาณ 14 ล้านตารางกิโลเมตร^[8] คิดเป็นร้อยละ 9.5 ของพื้นดินโลก

พื้นที่ลุ่มน้ำที่ใหญ่ที่สุด

พื้นที่ลุ่มน้ำที่ใหญ่ที่สุด 5 แห่ง (ตามขนาดพื้นที่) จากใหญ่ที่สุดสู่อับดับรองลงไปคือ พื้นที่ลุ่มแม่น้ำแอมะซอน (7 ล้านตารางกิโลเมตร), พื้นที่ลุ่มแม่น้ำคองโก (4 ล้านตารางกิโลเมตร), พื้นที่ลุ่มแม่น้ำไนล์ (3.4 ล้านตารางกิโลเมตร), พื้นที่ลุ่มแม่น้ำมิสซิสซิปปี (3.22 ล้านตารางกิโลเมตร) และ พื้นที่ลุ่มแม่น้ำริโอเดลาปลาตา (3.17 ล้านตารางกิโลเมตร) แม่น้ำสามสายที่ระบายน้ำได้มากที่สุด จากมากไปน้อย คือแม่น้ำแอมะซอน แม่น้ำคงคา และแม่น้ำคองโก^[11]

พื้นที่ลุ่มน้ำแบบปิด

พื้นที่ลุ่มน้ำแบบปิด เป็นพื้นที่ลุ่มน้ำที่ไม่ระบายออกสู่มหาสมุทร ประมาณร้อยละ 13 ของพื้นดินโลก^[7] ที่น้ำไหลลงสู่ทะเลปิด ทะเลปิดที่ใหญ่ที่สุดเหล่านี้ส่วนมากอยู่ภายในทวีปเอเชีย ได้แก่ ทะเลแคสเปียน ทะเลอารัล และทะเลสาบขนาดเล็กจำนวนมาก ภูมิภาคพื้นที่ลุ่มน้ำแบบปิดอื่น ๆ ได้แก่ เกรตเบซินในสหรัฐอเมริกา, พื้นที่ส่วนใหญ่ของทะเลทรายสะฮารา, พื้นที่ลุ่มแม่น้ำโอกาวางโก (ลุ่มน้ำคาลาฮารี), ที่ราบสูงรอบแอฟริกาเกรตเลคส์, ภายในของทวีปออสเตรเลีย และภายในคาบสมุทรอาหรับ บางส่วนในเม็กซิโก และบางส่วนของเทือกเขาแอนดีส บางส่วนของภูมิภาคเหล่านี้ เช่น เกรตเบซินไม่ใช่พื้นที่ลุ่มน้ำแบบปิดเดี่ยว แต่เป็นพื้นที่ลุ่มน้ำแบบปิดที่อยู่ติด ๆ กัน

ในแหล่งน้ำนิ่งของพื้นที่ลุ่มน้ำแบบปิด ซึ่งมีการระเหยเป็นสาเหตุหลักของการสูญเสียน้ำ ทำให้โดยทั่วไปปกติน้ำในพื้นที่เหล่านี้เป็นน้ำเกลือ และอาจมีความเค็มมากกว่ามหาสมุทร ตัวอย่างที่ชัดเจนคือทะเลเดดซี

ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2536 คณะกรรมการอุทกวิทยาแห่งชาติ แบ่งพื้นที่ลุ่มน้ำเป็น 25 ลุ่มน้ำหลัก (254 ลุ่มน้ำสาขา) ปัจจุบันประเทศไทยมี 22 ลุ่มน้ำหลัก (353 ลุ่มน้ำสาขา) ตามพระราชบัญญัติทรัพยากรน้ำ พ.ศ. 2561 คือ ลุ่มน้ำสาละวิน, ลุ่มน้ำโขงเหนือ (เดิมลุ่มน้ำกก), ลุ่มน้ำโขงตะวันออกเฉียงเหนือ, ลุ่มน้ำชี, ลุ่มน้ำมูล, ลุ่มน้ำปิง, ลุ่มน้ำวัง, ลุ่มน้ำยม, ลุ่มน้ำน่าน, ลุ่มน้ำเจ้าพระยา, ลุ่มน้ำสะแกกรัง, ลุ่มน้ำป่าสัก, ลุ่มน้ำท่าจีน, ลุ่มน้ำแม่กลอง, ลุ่มน้ำบางประกง (ซึ่งผนวกรวมลุ่มน้ำปราจีนบุรี), ลุ่มน้ำโตนเลสาบ, ลุ่มน้ำชายฝั่งทะเลตะวันออก, ลุ่มน้ำอ่าวไทยฝั่งตะวันตก (รวมเดิมลุ่มน้ำเพชรบุรีและลุ่มน้ำชายฝั่งทะเลประจวบคีรีขันธ์), ลุ่มน้ำภาคใต้ฝั่งตะวันออกตอนบน, ลุ่มน้ำภาคใต้ฝั่งตะวันออกตอนกลาง (ลุ่มน้ำทะเลสาบสงขลา), ลุ่มน้ำภาคใต้ฝั่งตะวันออกตอนล่าง และลุ่มน้ำภาคใต้ฝั่งทะเลตะวันตก^[12][13][14]

การเก็บกักน้ำเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการกำหนดปริมาณหรือแนวโน้มที่จะเกิดน้ำท่วม กล่าวคือยิ่งมีการเก็บกักน้ำที่ดีโอกาสการเกิดน้ำท่วมยิ่งมีมาก

ปัจจัยการกักเก็บน้ำ ได้แก่ ภูมิประเทศ รูปทรงขนาด ชนิดของดิน และการใช้ที่ดิน (พื้นที่ลาดยางหรือมีสิ่งก่อสร้างปกคลุม) ภูมิประเทศและรูปทรงของการกักเก็บน้ำเป็นตัวกำหนดระยะเวลาจากหยาดน้ำฟ้า (ฝน) ที่ตกลงมาจนไหลไปถึงแม่น้ำ ในขณะที่ขนาดการเก็บน้ำ ชนิดของดิน และการพัฒนาที่ดิน จะเป็นตัวกำหนดปริมาณน้ำที่จะไปถึงแม่น้ำ

ภูมิประเทศ

โดยทั่วไป ภูมิประเทศมีส่วนอย่างมากในการที่น้ำจะไหลลงสู่แม่น้ำได้เร็วเพียงใด ฝนที่ตกลงมาในพื้นที่ภูเขาสูงชันจะถึงแม่น้ำสายหลักในแอ่งระบายน้ำได้เร็วกว่าพื้นที่ราบหรือลาดเอียงเล็กน้อย (เช่น ความลาดเอียงมากกว่าร้อยละ 1)

รูปทรง

รูปทรงจะช่วยให้ความเร็วที่ไหลบ่าถึงแม่น้ำ การเก็บกักน้ำแบบบางและยาวจะใช้เวลาระบายน้ำนานกว่าการเก็บกักน้ำแบบกลุ่มก้อน

ขนาด

ขนาดจะช่วยกำหนดปริมาณน้ำที่ไหลลงสู่แม่น้ำ เนื่องจากแหล่งกักเก็บน้ำที่มากขึ้น โอกาสที่น้ำจะท่วมก็จะมากขึ้น นอกจากนี้ยังกำหนดตามความยาวและความกว้างของอ่างระบายน้ำ

ประเภทของดิน

ชนิดของดินจะช่วยกำหนดปริมาณน้ำที่ไหลเข้าสู่แม่น้ำ ปริมาณน้ำที่ไหลบ่าออกจากพื้นที่ระบายน้ำขึ้นอยู่กับชนิดของดิน ดินบางชนิด เช่น ดินทราย มีการระบายน้ำอย่างอิสระ และฝนบนดินทรายก็มีแนวโน้มที่จะถูกดินดูดกลืน อย่างไรก็ตามดินที่มีดินเหนียวแทบจะซึมผ่านไม่ได้ ดังนั้นปริมาณน้ำฝนบนดินเหนียวจะไหลออกและมีส่วนทำให้เกิดน้ำท่วม หลังจากฝนตกเป็นเวลานาน แม้แต่ดินที่ระบายน้ำอิสระก็สามารถอิ่มตัวได้ ซึ่งหมายความว่าปริมาณน้ำฝนเพิ่มเติมจะไปถึงแม่น้ำแทนที่จะถูกดูดซับโดยพื้นดิน หากพื้นผิวไม่สามารถซึมผ่านได้ ฝนจะทำให้เกิดการไหลบ่าของพื้นผิวซึ่งจะนำไปสู่ความเสี่ยงที่จะเกิดน้ำท่วมสูงขึ้น ถ้าดินซึมเข้าไปได้ ฝนก็จะแทรกซึมเข้าไปในดิน

การพัฒนาที่ดิน

การใช้ที่ดินสามารถส่งผลต่อปริมาณน้ำที่ไหลเข้าสู่แม่น้ำได้เช่นเดียวกับดินเหนียว ตัวอย่างเช่น ปริมาณน้ำฝนบนหลังคา ทางเท้า และถนนจะถูกรวบรวมโดยแม่น้ำโดยแทบไม่ดูดซึมลงสู่น้ำใต้ดิน

การจัดการลุ่มน้ำคือ การจัดการใช้ประโยชน์ทรัพยากรธรรมชาติภายในพื้นที่ลุ่มน้ำแบบผสมผสาน โดยเฉพาะทรัพยาการที่ดิน ได้แก่ พื้นที่ป่าไม้ เกษตรกรรม แหล่งน้ำ ชุมชน พื้นที่เมือง ให้มีสัดส่วนการกระจายตัวที่เหมาะสม มีมาตรการป้องกันและควบคุมผลกระทบจากการพัฒนาที่ดิน และมีการปรับปรุงฟื้นฟูส่วนที่เสื่อมโทรม ให้พื้นที่ลุ่มน้ำนั้นยังคงทำหน้าที่ตอบสนองต่อความต้องการทรัพยากรธรรมชาติของมนุษย์ โดยเฉพาะทรัพยากรน้ำ และป่าไม้ได้อย่างยั่งยืน สิ่งบ่งชี้ถึงผลสัมฤทธิ์ของการจัดการดูได้จาก ปริมาณน้ำที่เพียงพอ ช่วงเวลาการไหลสม่ำเสมอและคุณภาพดี รวมถึงคุณภาพชีวิตความเป็นอยู่ที่ดีของคนที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ลุ่มน้ำ^[13]

• การจัดการพื้นที่ลุ่มน้ำ
• การผันน้ำระหว่างลุ่มน้ำ
• สันปันน้ำ