洪水

洪水是一种自然灾害，指河流、湖泊、海洋所含的水体上涨，超过常规水位的水流现象。洪水常威胁沿河、湖滨、近海地区的安全，甚至造成淹没灾害。洪灾是因自然降水过量或排水不及时造成的人员伤亡、财物损坏、建筑倒塌等现象，洪灾发生时不单会淹浸沿海地区，更会破坏农作物、淹死牲畜、冲毁房屋。此外，泛滥使商业活动停顿、学校停课、古迹文物受损、水电瓦斯供应中断，更会污染食水及传播疾病。洪水一般会给人类带来灾难，因此常称为洪灾，如黄河与恒河下游地区泛滥成灾，造成巨大的损失。另一方面，却也有一些洪水现象会给人类带来益处，如尼罗河定期的泛滥，给下游三角洲平原带来大量肥沃的泥沙，有利农业生产。“洪水”一词一说取自一河川名，其源流大约在今日中国河南辉县（旧名共）及其东邻各县境内，“洪水”与淇水会合后流入黄河。当地黄河转折处的北岸，正是黄河水患开始的地方。该处起源于辉县的为共、龚、段三姓。一种说法称古代中国大禹所治之水，即在今日辉县境内，大概以当时的人力物力，尚不能治理江河。因此“洪”一字即源自辉县旧称“共”，“洪水”也就是“共地之水”。暴雨洪水、山洪、泥石流、融雪洪水、冰凌洪水和溃坝洪水均发生在江河，称为河流洪水。天文潮、风暴潮和海啸均发生在沿海地区，称为海岸洪水。在正常的情况下，水会在河道内流动，或储存在湖泊、土壤或海洋里。但流动的水量并不常常一样。当水流突然增加时，就被称为“洪”。若河洪太大，而河道又未能容纳所有水时，洪水便会溢出河道，淹没附近地方，造成洪灾。雨水是洪水最重要的来源。下雨时，雨水流入河道，使河水增加，因此，如果一地的降雨量很多，而又持续一段长时间的话，便可能出现洪灾。城市中雨水积聚又称为内涝。此外，雪是洪水的第二大来源。某些地方山上的冰雪溶化，流入河道，大大提高河流流量。在沿海地区，海上的风暴大浪也是洪水的来源之一。夏季时，活跃的台风会为这些地区带来大量雨水。有时强风更会把海水推向沿海地区，造成严重的水灾。洪灾通常会发生在海岸平地和河盆。由于这些地方的地势较低，若大雨持续的话，河水便会上涨，淹盖河岸两旁的土地，造成洪灾。中国主要的河流，如长江、黄河、汉江、珠江等沿海地区，洪灾十分严重。一些欠发达国家如菲律宾、印度、巴基斯坦、孟加拉和泰国等地，水灾亦经常发生，造成严重破坏。欧洲的德国和荷兰亦经常受着莱茵河泛滥的影响，而美国的密西西比河也时有泛滥。洪灾发生季节与气候密切相关，如季风亚洲多发生在夏季、欧洲冬雨区多发生在冬季，反之则属罕见现象，如2013年6月法国南部的夏季洪水、2013年12月海南岛的冬季洪水。洪水的直接效应包括有人员伤亡、建筑毁坏（如大楼、桥梁、下水道系统、公路、运河）等。基础设施的损害还常会造成电力传输和发电系统的损害，甚至引起连锁反应造成大面积断电。洪水还会损害饮水处理和供应，从而造成饮用水短缺。洪水可能破坏排污设施，还有可能严重污染水源。未处理的生活污水混合洪水会造成水传疾病（英语：waterborne diseases）（比如伤寒，霍乱，贾弟虫（英语：giardia），隐孢子虫，以及一些和事物地点有关的疾病）的产生概率大涨。道路和交通设施的损坏还会影响调动物资和紧急医疗救助到受灾地区。洪水还会淹没田地，妨碍农作物种植或采收，从而造成人类和家畜的食品短缺。严重时甚至可能造成整个国家的歉收。一些树木可能无法在根部被长期浸泡的情况下存活。严重的洪灾常常会使得旅游业临时性萧条，灾后重建费用高涨，或是食品价格因短缺而大涨，从而造成经济上的困境。洪灾的损失还有可能给受灾的人带来心理上的伤害，特别是对那些有死亡，重伤和严重财产损失发生的地方。洪灾（特别是那些更小更频繁的洪灾）也有可能带来好处，比如补充地下水，使土壤更肥沃，以及增加土壤中的营养成分。洪水甚至可以为那些全年降水分布极不平均的干旱和半干旱地区带来急需的水资源。淡水地区洪水对保持河流廊道地区的生态系统尤其重要，也对维持河漫滩地区的生物多样性具有非常重要的意义。洪水可以将营养成分传送到湖泊和河流中，从而在很多年内都能增加生物质和改善渔业。对于一些种类的鱼，淹没的河漫滩有可能形成非常适宜的产卵地，减少捕食者的出现，以及增加食物和营养。鱼类（特别是 天气鱼（英语：weather fish））利用洪水来转移到新的栖息地。鸟群也会因为洪水带来的食物增加而扩大。周期性的洪水是一些大河两岸的古代社区的福音，比如两河流域，尼罗河流域，印度河流域，恒河流域，黄河流域等地。洪水易发区的风能（一种可再生能源）潜力也更高些。湖泊能调节河流的流量，因此，增加湖泊的储水容量便可减少洪灾发生的可能。可是，湖泊的储水量仍然有限，为了调节河流流量，可以在河流修筑水坝，并在水坝前面兴建人工湖。就好像在中国的长江流域内，就有超过4万个人工湖，储水量逾1,370亿立方米。河水外溢的控制亦非常重要。可以在河流的两旁建筑堤坝，防止河水外溢，保护陆地的城市免受泛滥的破坏。除此之外，增加河水流动的速度亦可以避免洪灾的发生。如果河水流动的速度增加，河水外溢的可能便会减少。有很多地方均有在常造成水灾的河道进行拉直的工程，疏导河水，增加流速，以防洪灾的发生。要根治洪灾，就必须保存河流上游的自然植被，立例管制伐林，并种植更多树木，可以抓紧土壤，防止淤积物被冲往下游，避免河流下游有过多沉积物。能够预测洪灾的发生可以及早做出防洪措施和发布洪水警报（英语：Flood warning）。 比如，农民们可以将家畜从低洼地带移走。公用事业也可以预备紧急备用设备。紧急服务也可以提前储备足够的紧急援救物资。为了给航道做出最精确的洪水预报，对与过去降雨事件相关的径流最好是有一个长期的历史数据。这个历史数据信息还要和集水区容量实时数据（比如水库富于库容，地下水水位，蓄水层饱和（英语：Phreatic zone）程度）相结合才可能得到最精确的洪水预报。雷达估测的降雨和普通天气预报技术也是提高洪水预报精确度的重要要素。在数据质量高的地方，洪水的高度和强度可以被比较精确的预报出来，并留有大量的提前期做准备。洪水预报的结果一般包括最高预期水位和洪峰预期到达航道沿线重要地点的时间。预报也可能给出洪灾的统计的可能重现期（英语：return period）。在许多发达国家，城市区域按照百年一遇洪灾（英语：100-year flood）的标准（即在任意百年内发生洪灾的概率为大约63%）来防止洪灾风险。根据美国国家气象局（NWS）位于汤顿的西北河流预报中心（River Forecast Center，RFC），城市地区的一个通常洪水预测经验法则是非渗透表面（英语：Impervious surface）要想开始显著积水（英语：ponding）至少需要1小时内有至少1英寸（25毫米）的降雨。许多国家气象局的河流预报中心定常的发布山洪暴发指导和上游水位指导（Flash Flood Guidance and Headwater Guidance）。指导会告诉, 在段时间内要有多大的降雨量才可能造成山洪暴发（英语：flash flood）或大流域性洪水。虽然计算机模拟是最近才发展起来的工具，理解和应用河漫滩的形成发展机制的尝试以及持续了六千多年。最近在计算机模拟洪水方面的进展使得工程人员摆脱了反复试错的方式，逐渐促进了整体工程结构的水平。最近以来多个计算机洪水模型已经被发展起来，有1维模型（比如模拟河道里测量的洪水水位）和2维模型（比如模拟整个河漫滩各处的洪水深度）。HEC-RAS（英语：HEC-RAS）模型（the Hydraulic Engineering Centre model，水利工程中心模型）是当前最流行的免费计算机模型。其他的一些模型（比如TUFLOW模型）结合了1D和2D的成分来推算河道和整个河漫滩的洪水深度。一直以来，计算机模拟的重点已经是绘制河流产生的和潮汐产生的洪水事件的地图。但是2007年英国的洪水使得人们开始重视地表水的洪泛。在美国，一种将实时水文计算机模型与诸多观测数据集成起来的方法被用来生成日常或所需的水文预报。常用的观测数据来源有美国地质调查局（USGS），几个协同气象观测网 ，一些自动气象站，NOAA业务水文遥感中心（NOHRSC），一些水力发电公司等等。这些观测数据与降雨或融雪的定量降水预报（英语：quantitative precipitation forecast）（QPF）相结合被使用在水文预报中。美国国家气象局和加拿大环境部合作预报加拿大和美国的水文，比如对圣劳伦斯航道区域的预报。在全世界很多文化和宗教中都有灭世大洪水的传说。比如《吉尔伽美什史诗》、《圣经》。