洪水指的是由暴雨、急骤融冰化雪或水库垮坝等因素引起江、河、湖等水体水量迅速增加,水位急剧上涨的现象。
自古以来洪水给人类带来很多灾难,如黄河和恒河下游常泛滥成灾,造成重大损失。但有的河流洪水也给人类带来一些益处,如河流洪水泛滥形成了冲积平原,给下游三角洲平原农田淤积肥沃的泥沙,有利于农业生产。
中国是一个洪水频发的国家。洪水一词最早出自先秦《尚书·尧典》。该书记载了4000多年前黄河的洪水。据中国历史洪水调查资料,从公元前206年至1949年的2156年间,1092年有较大水灾的记录。1950年以后,中国很多地区发生过特大洪水或大洪水,如1998年松花江大水、嫩江大水,1951年、1960年、1995年辽河大水,1958年、1982年黄河大水,1954年、1981年、1998年长江大水等。在西亚的底格里斯-幼发拉底河及非洲的尼罗河关于洪水的记载,则可追溯到公元前40世纪。
1.分类
洪水的形成往往受气候、下垫面等自然因素与人类活动因素的影响。中国幅员辽阔,形成洪水的气候和自然条件千差万别,影响洪水形成过程的人类活动也不一样,因而形成了多种类型的洪水。按成因可分为暴雨洪水、风暴潮、融雪洪水、冰川洪水、冰凌洪水、溃坝洪水等。另外还有混合型洪水,如暴雨和融雪叠加形成雨雪混合型洪水。
①暴雨洪水。由较大强度的降雨而形成的洪水。中国是一个多暴雨的国家,不论南方、北方,还是沿海、内陆或高原,都有暴雨发生,暴雨洪水是中国最常见、分布最广、危害最大的洪水。此外,山洪和泥石流也多由暴雨引起。
②风暴潮。由强风作用和气压骤变等强烈的天气系统引起的沿海和河口水面异常升高的现象,又称风暴潮增水。风暴潮如果与天文高潮和江河洪水遭遇,则会形成较大洪水。
③融雪洪水。以积雪、冰川融水为主要来源的洪水。在中国的高寒山区,有些河流拥有永久积雪和高山冰川。每年夏季气温升高,积雪和冰川补给河流,如果发生持续高温天气,积雪和冰川大量融化,就可能形成洪水,气温越高,洪水流量越大。天山、昆仑山、祁连山和喜马拉雅山北坡高山地区有丰富的永久积雪和现代冰川,夏季气温高,积雪和冰川融化,是易形成冰川融雪洪水的地区。
④冰川洪水。以冰川融水为主要来源的洪水。在中国的高寒山区,有些河流拥有高山冰川和永久积雪。每年夏季气温升高,冰川和积雪补给河流,如果发生持续高温天气,冰川和积雪大量融化,就可能形成洪水,气温越高,冰川洪水流量越大。天山、昆仑山、祁连山和喜马拉雅山北坡高山地区有丰富的永久积雪和现代冰川,夏季气温高,积雪和冰川开始融化,是易形成冰川洪水的地区。冰川洪水按其成因可分为冰川融水型和冰湖暴发型。
⑤冰凌洪水。在冬季封河和春季开河时,由于冰凌堵塞、槽蓄水量释放等,使水位大幅度升高而形成的洪水。中国中高纬度地区,由较低纬度地区流向较高纬度地区的河流(河段),在冬春季节因上下游封冻期和解冻期的差异,冰凌下泄受阻造成水位壅高,就形成了洪水。中国的冰凌洪水主要分布在北方的河流,如黄河上游宁夏至包头及下游兰考至河口,松花江下游干流的通河以下河段。
⑥溃坝洪水。挡水坝在蓄水状态下突然崩溃而形成的向下游急速推进的巨大洪流。习惯上把因地震、滑坡或冰川堵塞河道引起水位上涨后,堵塞处突然崩溃而暴发的洪水也归入溃坝洪水。如水库垮坝失事时,大量水体突然下泄,形成下游河段的流量急剧增大,水位急剧上涨成为立波向下游推进;冰川堵塞河道、壅高水位,然后突然溃决时,地震、滑坡或其他原因引起的巨大土体坍滑堵塞河流,使上游的水位急剧上涨,当堵塞坝体被水流冲开时,在下游地区也形成这类洪水。
2.特性
洪水最主要的特性有涨落变化、年内与年际变化等。
①涨落变化。一次洪水过程通常有起涨、洪峰出现和落平三个阶段。山区性河流河道坡度陡、流速大,洪水涨落迅猛;平原河流坡度缓、流速小,涨落相对缓慢。大江大河由于流域面积大,接纳支流众多,洪水往往出现多峰;而中小流域,则多单峰;持续降雨往往出现多峰,孤立降雨多出现单峰。冰雪融化补给的河流,由于热融解过程缓慢,形成的洪水也缓涨缓落,有时一次洪水延续整个汛期。冰凌洪水,由于冰冻融解或冰坝溃决,水流相应呈现缓慢或突然泄放。溃坝洪水和山洪,具有突发性,大量水体有时拌以沙石,以很高的水头奔腾而下,破坏力极大。
②年内与年际变化。每年发生的最大洪水流量与年平均流量的比值,可作为表示洪水年内变化大小的一个指标。该比值在中国各地有很大的差异。从大范围来看,最大比值出现在江淮地区,一般达20~100,有的可达300~400,这是由于该地区正处于南北暴雨天气变化的过渡地带。其次是黄河、辽河部分地区,比值一般在40~150。最小的比值发生在青藏融雪补给区,仅为7~9。河流年最大流量系列中最大值与最小值的比值可作为表示洪水年际变化大小的一个指标。通常,小流域的洪水年际变化大于大流域,南方河流的洪水年际变化小于北方河流。
3.洪水特征值
主要特征值包括洪水位、洪峰流量、洪峰传播时间、洪水涨落率、洪峰流量模数、洪水历时、洪水总量及洪水过程线。
①洪水位。包括洪水过程的水位最高值,即洪峰水位,以及不同重现期的洪水位和多年平均洪水位等。
②洪峰流量。一次洪水流量过程的流量最大值,不同重现期的洪峰流量和多年平均洪峰流量等。
③洪峰传播时间。洪峰从上一个河道断面到下一个断面间经历的时间。
④洪水涨落率。单位时间内洪水位上涨或下落的幅度。
⑤洪峰流量模数。断面洪峰流量与该断面以上流域面积的比值。
⑥洪水历时。一次洪水从起涨至退落到基流所经历的全过程时间。
⑦洪水总量。一次洪水过程或一个洪水期洪水量的总和。
⑧洪水过程线。用曲线表示流量或水位从起涨到退落随时间的变化过程,用以描述流域一次暴雨、连续暴雨或冰雪融化流量(水位)过程。其形略似山峰状,一般可分为涨水段、峰顶和退水段(如下图)。
(来源:《中国大百科全书第三版》网络版,责编:办公室)