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  地表徑流可能因為雨水、降雪或是積雪或冰川的融化而產生。  一地區會有積雪或冰川,該地區必需夠冷,使積雪或冰川可以維持一個冬季。一般來說冰雪融化後的水會在春天最多,而冰川會在夏天融化,因此其下游的河流也會在這些季節時有最大的水量。決定積雪或冰川融化速率的因素包括氣溫、陽光持續的時間。因此在很高的山區,水流往在是在晴天時才會出現,在陰天時就停止了。  在沒有下雪的地區,地表徑流會因為降雨而出現。不過不是每次降雨都會出現徑流,若雨勢較小,土壤可以儲存並吸收水分。像澳洲及南非之類非常古老的土壤,即使雨勢較大時,叢集根及其細根形成的密集網路也會吸收水分,避免徑流。在這些區域,即使是較不肥沃的變性土,都需要有大量的降雨及大量的潛在蒸發才會有地表徑流,因此當地的植物可以適應這種變化較大,且短暫的徑流。

  當地表上的降雨速率超過土壤滲透 (水文)能力,地面可蓄水的凹陷也已經滿了,就會有滲透的過剩坡面流。這個稱為Hortonian坡面流(得名自羅伯特·霍頓)也稱為未飽和坡面流。這較常出現在乾旱和半乾旱地區,一方面降雨強度高,而且土壤因為表面的鋪砌,造成滲透能力的下降。這常常是出現在地面有鋪砌的都市區。

  當土壤已飽和,地面可蓄水的凹陷也已經滿了,又繼續下雨。降雨就會形成地表徑流。上次降雨的水分會影響這次水分飽和的時間。這種徑流稱為飽和過剩坡面流或是飽和過剩流。

  土壤在降雨後有一定的溼潤度,這些殘留的水分會影響土壤的滲透能力。在下次降雨時時,滲透能力會影響土壤飽和的速率。之前的水分越多,土壤飽和的速率越快。若土壤中的水分已經飽和,就會形成徑流。

  在水分滲透到山的山坡上,山可能會沿著土壤橫向移動,最後滲出在其他的水道,這稱為地下回流或是貫流。  隨著地下回流的流動,徑流的量可能會因為以下原因而減少:可能小部分會蒸散,其中有些可能會儲存在微地形的窪地,其中一小部分也可能會被土壤吸收。剩下的徑流最後會流到河流、湖泊、河口或洋等水體中。

  城市化增加了像道路鋪面及建築物之類的不透水錶面,使水無法經由土壤滲濾到地下的含水層中,因此也增加了地表徑流。地表徑流可能會直接流到溪流中或是流到雨水水溝,會有侵蝕 及淤積的問題。地表徑流增加也會降低地下水的儲水量,因此降低地下水位,使乾旱更加惡化,尤其是對農民或是以水井為供水來源的人,影響更加顯著。  若徑流中有人工汙染物溶解或是懸浮在其中,此一地表徑流就會帶來水汙染,而且汙染物會接觸到許多不同的水體,例如溪流、河流、湖泊、河口和海洋,結果是影響這些水體的水化學條件及相關的生態系統。  2008年美國國家科學研究委員會提出報告,指出城市徑流是美國水質的主要問題之一。  因為人們繼續排放溫室氣體來影響氣候,空氣中水蒸氣的含量增加,預期降雨模式也有所改變,對於地表徑流的量也會有直接的影響。

  

  地表徑流會造成地表的侵蝕,沉積物可能會在徑流流動一段距離後才會沉積。徑流的侵蝕作用主要分為四種:濺侵蝕(splash erosion)、片侵蝕(sheet erosion)、紋溝侵蝕(rill erosion)及沖蝕溝侵蝕(gully erosion)。濺侵蝕是因為雨滴落到地表時,和土壤碰撞產生的侵蝕。土壤顆粒因受到撞擊而脫離地面,之後隨著徑流而流動。片侵蝕是指徑流在沒有明顯水道的情形下,沉積物隨著徑流流動。土壤表面的粗糙度也可能使徑流集中,變成一個較明確的水道。這些小但是明確的水道稱為紋溝。紋溝可以小到一公分寬,也可以大到數米寛。若水繼續的切割並擴大紋溝,最後紋溝會形成沖蝕溝。沖蝕溝侵蝕可以在短時間內搬運大量的沉積物。  土壤侵蝕的結果會造成其中作物產量的降低,這些影響也是土壤保護探討的主題。徑流會帶走的土壤顆粒多半是直徑在.001mm到1.0mm的顆粒。較大的顆粒在短距離運送後就會沈降,較小粒子會在水體中懸浮,運送較長的距離。若是粉砂質土壤受到侵蝕,會產生更小的粒子,會使水體的濁度增加,使水無法照到水中,影響水生態系。  許多地區都因為土壤侵蝕,因此無法在土壤中種殖作物。馬達加斯加的中部高原約佔全國土地的十分之一,幾乎整個區域都沒有植被,其沖蝕溝超過50米深,寬度一公里。土壤侵蝕造成肥沃的土壤流失,降低其生產力以及農作的成果。  現代工業化的農場是另一個造成侵蝕的原因。近百年來,美國玉米帶的區域中,已有部分割槽域有50%的表土被侵蝕流失。

  徑流主要對環境的影響是將水中的汙染物輸送到地表水體、地下水及土壤。最後會影響人體健康,影響生態系,在環境景觀(例如水的顏色、氣味及清澈度)上也可能會有所影響。在汙染物中對水體有最大影響的是石油相關物質、除草劑及肥料。有關地表徑流中殺蟲劑及其他汙染物的量化研究在1960年代就已開始,而接觸到有殺蟲劑的水體會增強藥害的效果。當這些含有化學物質或是沉積物的徑流流到水體中,就會造成水汙染。當地表的水體用來作為飲用水的來源時,一方面有人體健康上的風險,同時也會影響飲用水本身的美感(例如氣味、顏色及濁度等)。受汙染的地表水也會影響水中物種的代謝,可能會造成死亡,例如魚群死亡,或是改變生物族群的平衡狀態。另一個影響是影響動物的交配、產卵、卵及幼蟲的活動力、動物幼體的存活率以及植物的繁殖。有些研究發現地表徑流中含有的殺蟲劑(例如滴滴涕)會改變魚的性別,由雄魚變成雌魚。  若徑流經過森林,可能會帶給湖泊大量含氮、含磷的礦物質,會造成富營養化。若經過溫性針葉林,會有大量的腐植酸,造成水體腐植化。  對於地下水,若含水層中的水被泵取供人使用,徑流帶來的問題就是飲用水的汙染。有關土地汙染,徑流水有二方面的影響,一方面徑流會將土壤中的汙染物析出,再釋放到水體中,影響對環境更敏感的水生動植物。再者,徑流水中的汙染物也可能會留在土壤中,造成健康或是生態上的影響。

  和農業有關的議題是農業化學物質(如氮肥、磷肥、殺蟲劑、除草劑等)也會透過徑流而輸送。若是過量使用肥料(或農藥)或是在不恰當的時間(降雨量大時)使用都會有此情形。結果不只是這些化學物質的浪費,也對下游的水質造成威脅。

  若水道輸送到下流的水量比徑流的水量要少,表示水道無法將所有徑流的水輸送到下游,就會出現洪水。洪水出現的頻率稱為洪水重現期。洪水是自然現象,維持生態系的組成及運作。不過洪水也會受到土地利用方式的影響(例如河川工程)。洪水可能對社會有益,例如尼羅河氾濫平原就是因為季節性洪水帶來的沉積營養物質,使其農業可以發展。不過洪水也可能造成人員的傷亡及財產的損失。而且隨著居住人口的增加以及對環境敏感性的增加,洪水慢慢也變為一種自然災害。在都市區,都市徑流是主要造成都市洪水的原因,一方面經常出現,而且復原成本很高,對社會的影響很大。其影響包括人員的傷亡、財產的損失、水源的汙染、作物的損失、社會的混亂以及有些人會暫時無家可歸。洪水是最嚴重的自然災害之一。

  徑流的影響可以用以下方式減緩:

  許多世界上的監管機構也鼓勵進行用土地使用來減少徑流的研究,例如透過減少不必要硬景觀來減少地表徑流。許多城市都有針對土地開發的指南及守則(分割槽及相關地方性法規),鼓勵縮小人行道的寬度、在私家車道及步道上直接用鋪路石鋪在土地上等技術,主要目的是在都市設計中提高水浸潤 (水文)到土壤中的能力。像加州的聖莫尼卡就有進行土地使用管理的方案 。

  從中古時期時農夫發現等高耕作在土壤保護上的重要性,當時已注意到沖蝕控制的問題。自1950年代開始農業耕種的方式越來越複雜。在1960年代有些美國州份及地方政府開始要求農家設定沖蝕控制及沉積控制(ESC)的相關技術,以緩和徑流的影響。這些技術包括用稻草及障礙物減慢斜坡上徑流的速度、設定淤泥圍欄等。馬里蘭州的蒙哥馬利縣在1965年首先實施了地方政府的沉積控制計劃,在1970年成為馬里蘭州全州的計劃。

  早在20世紀初時,洪水控制計劃就變成河流的系流的洪峰流量預測。近來逐步地發展策略以減小洪峰流量,也降低水道的流速。其中有些常用的技術,包括:設定蓄洪池(滯洪區)以緩衝河流流量的峰值,在水道中設法使能量耗散以減緩流速,利用土地使用管理的方式來減少徑流。

  美國在1976年訂定資源保護和回收法(RCRA),後來也訂定了清潔水法,因此許多州及城市都對有毒化學物質的容器及儲存更加的注意,目的是避免有毒化學物質的排放洩漏。常見的方式有地下儲油槽要求要有雙重的防遏制裝置,有害物質使用的註冊登記,減少允許使用的殺蟲劑數量,對於園藝維護用肥料及除草劑有更嚴格的管制。許多工廠都需要針對廢水進行預處理,以減少排放到汙水下水道或雨水下水道的汙染物數量。

  美國的清潔水方案(CWA)要求都市化地區(依美國人口調查局的定義)的地方政府需針對其排水系統取得雨水排水許可證。本質上看,這表示地方政府需要針對所有進入市區獨立雨水管網系統(municipal separate storm sewer system,簡稱MS4)的所有地表徑流進行雨水排水管理(Stormwater management)方案。美國國家環境保護局、各州規定及相關的出版物列出了每個地方政府專案必備的六個基礎專案: 其他業主(例如高速公路系統、大學、軍營及監獄等)若有實施雨水排水系統,也強制要求要取得雨水排水許可證。

  徑流可以用數學模型配合各種水質取樣方式進行分析。量測可以用連續式的自動水質分析儀器進行分析,分析目標可能是針對特定有機化合物或無機化合物、PH值、濁度等直接和汙染有關的指標,也可能針對像溶氧量等二次指標進行分析。量測也可能是先採集水體試様,再進行各種物理或化學的分析測試。  1950年代或是更早期的水文運輸模型可以計算徑流的量,主要用在洪水預報。在1970年代初期已開始用電腦模式來分析徑流運送汙染物的情形,會考慮不同化學物質的溶解速率、浸潤 (水文)到土壤中,最後汙染物送到水體的情形。  有關化學物質在徑流及輸送的模型中,最早的是在1970年代,因為美國國家環境保護局委託而提出的。此電腦模型是許多汙染緩解研究的基礎,也影響土地使用及化學品處理的控制策略。  此外,也有發展出其他的電腦模型(例如DSSAM模型),允許針對利用汙染物追蹤徑流進入河道的情形。此時的徑流可以視為是水汙染的線狀來源。
地表徑流是指雨水或是冰雪融化後的水流經地表產生的水流。表面徑流可能是因為土壤已經吸飽水,無法再吸收水分,或者是一些不透水的表面(例如屋頂或是路面)使水流到周圍的土壤。地表徑流是水迴圈中重要的一部分,也是造成水土流失的主要原因之一。