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地形学において、河川系とも呼ばれる排水系は、特定の流域内の小川、河川、湖によって形成されるパターンです。これらは、土地の地形、特定の地域が硬い岩石で覆われているか柔らかい岩石で覆われているか、および土地の勾配によって決まります。地形学者や水文学者は、小川を流域（および下位流域）の一部として捉えることがよくあります。これは、小川が流出水、通過水、およびその飽和等価物である地下水流を受け取る地形領域です。流域の数、大きさ、形状は様々であり、地形図が大きくて詳細であればあるほど、より多くの情報が得られます。[ 1 ]
水路の配置によって、排水システムは排水パターンと呼ばれるいくつかのカテゴリーのいずれかに分類されます。これらは土地の地形と地質に依存します。 [ 2 ]
平行パターン、樹枝状パターン、格子状パターンの間では、あらゆる形態の遷移が起こり得る。
排水システムは、そのパターンが流れる地形の構造や起伏と相関している場合、適合していると表現される。[ 2 ]
不整合なシステムやパターンは、その地域の地形や地質と相関関係がありません。不整合な排水パターンは、先行型と重畳型の2 つの主要なタイプに分類されます[ 2 ] 。一方、先行型の排水パターンは、この 2 つのタイプを組み合わせたものです。先行型の排水では、河川の垂直方向の侵食能力が、地殻変動による地盤の隆起能力と一致します。重畳型の排水は、異なる形で発達します。最初は、「より若い」岩石で構成された表面上に排水システムが発達しますが、侵食活動により、このより若い岩石の表面が除去され、河川は一見新しい表面の上を流れ続けますが、実際には、古い地質構造の岩石で構成されています。
樹枝状排水系（古代ギリシャ語のδενδρίτης ( dendrítēs ) 「木の、または木のような」に由来）は直線ではなく、最も一般的な排水系の形態です。この排水系には多くの支流（木の小枝に相当）があり、それらが本流（それぞれ木の枝と幹）の支流に合流します。これらの支流は、土地の勾配に合致し、強く調和した河川水路に流れ込んでいると考えられます。真の樹枝状排水系はV 字谷に形成されます。そのため、岩石の種類は不透水性で非多孔質でなければなりません。[ 3 ]
平行流系は、露出した耐侵食性の岩盤帯のような細長い地形に形成され、通常は自然断層や侵食（卓越風による浸食痕など）に沿って形成されます。水路は流れが速く直線的で、支流はごくわずかで、すべて同じ方向に流れます。このシステムは、非常に長く均一な斜面に形成され、例えば、ケニアのアバーデア山脈から南東に流れる高地河川や、ミャンマーの多くの河川などが挙げられます。
これは、急勾配に褶曲した岩盤地帯を横切る大きな断層の存在を示す場合がある。
格子状の排水システムの幾何学的構造は、一般的な庭の格子状の構造に似ています。走向谷に沿って、より小さな支流が山腹の急斜面に流れ込みます。これらの支流は本流にほぼ垂直に合流し、システムが格子状の外観を呈します。これらは本流の両岸に硬い地層と柔らかい地層が存在する場所に形成され、浸食によって強調された高さを反映しています。格子状の排水は、北米のアパラチア山脈やトリニダード島北部などの褶曲山脈に特徴的です。[ 2 ]
長方形の排水路は、侵食に対する抵抗力がほぼ均一であるが、ほぼ直角または90度の2方向に節理がある岩石上に形成されます。節理は通常、岩石本体よりも侵食に対する抵抗力が弱いため、侵食は節理を優先的に開き、最終的に節理に沿って流れが発達します。その結果、流れは主に直角に曲がった直線部分で構成され、支流が直角に大河に合流する河川系が形成されます。[ 2 ]このパターンは、ネパールのアルン川で見られます。
放射状排水系では、河川は中心の高所から外側に向かって放射状に広がります。火山は通常、このパターンがよく発達する典型的な特徴を持ち、それは穏やかなドームまたは硬いドームです 。このパターンは、河川が多くの一般的な方向に流れるときに形成されます（つまり、かなり長期にわたります）。
インドでは、アマルカンタク山脈とラムガル火口が最も典型的な例であり、エチオピアではドグア・テンビエンが挙げられる。[ 4 ]
河川が一点（一般的には窪地や盆地）に合流すると、求心性または内陸性の排水パターンが形成される。
乱れた排水系とは、河川や湖沼に一貫したパターンがない流域の排水系のことです。このような排水系は、広範囲に石灰岩が堆積している地域で形成され、地表の小川が洞窟や地下の排水路を通って地下水に消えてしまうことがあります。 [ 5 ]また、地質学的混乱が激しい地域でも形成されることがあります。
典型的な例はカナダ楯状地です。最後の氷河期には表土が削り取られ、ほとんどがむき出しの岩盤となりました。氷河の融解により、地形には多くの起伏が生じ、低地には大量の水が溜まり、その結果、この地域には多くの湖が形成されました。流域はまだ新しく、現在も形成途上ですが、いずれは安定するでしょう。[ 1 ]
環状排水パターンでは、河川は脆弱な岩盤帯に沿って接線方向またはそれ以上の同心円状の経路をたどるため、他の河川と合わせておおよそ環状の輪郭が見られる。これは、浸食によって硬度が大きく異なる縁辺堆積層が露出した、成熟した構造ドームや盆地を流れる河川で最もよく観察できる。例えば、サウスダコタ州ブラックヒルズのドーム状構造をほぼ取り囲むレッドバレーがその例である。
岩盤の節理や断層が長方形の排水パターン以外の角度で交差する場所では、角張った排水パターンが形成されます。角度は90度より大きい場合も小さい場合もあります。[ 7 ]
統合された排水系は、乾燥気候に特徴的な成熟した排水システムです。これは、山や尾根などの高地によって以前は隔てられていた個々の流域が合体することによって形成されます。低い流域からの上流侵食によって障壁を突破したり、堆積（流域内の堆積物の蓄積）によって高い流域から溢れ出したりすることがあります。排水システムの統合の効果は、局所的に高かった基準面を単一の低い基準面に置き換えることです。 [ 8 ]
統合された排水系の例として、リオグランデ川が排水する地域が挙げられます。現代のリオグランデ渓谷を形成する堆積盆地は、比較的最近の地質時代まで、メキシコ湾に流れ込む単一の河川系に統合されていませんでした。代わりに、リオグランデ地溝帯の開裂によって形成された盆地は、当初は外部排水がなく中央にプラヤがあるボルソンでした。[ 9 ]軸となる河川は、1300万年前にはすでにエスパニョーラ盆地に存在し、690万年前にはサントドミンゴ盆地に達していました。しかし、この時、河川はアルバカーキ盆地南部のプラヤに流れ込み、そこでポポトサ層を堆積させました。[ 10 ]この河川の上流部は現代のリオチャマ川に相当しますが、500万年前までには、サンフアン山脈東部を排水する古代のリオグランデ川が古代のリオチャマ川に合流していました。[ 9 ]
リオグランデ川の祖先は、徐々に南の流域を統合し、450万年前にはパロマス流域に、310万年前にはメシラ流域に、206万年前にはテキサスに到達し、最終的に80万年前にペコス川と合流してメキシコ湾に流れ込んだ。タオス高原の火山活動によりサンルイス流域からの排水が減少したが、44万年前にアラモサ湖が干上がり、サンルイス流域がリオグランデ流域に完全に再統合されるという洪水が発生した。[ 9 ]
統合された排水系は、暁新世と始新世の北アメリカ西部で広く見られ、[ 11 ]火星の表面にも統合された排水系の証拠がある。[ 12 ]