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第3章 认识洪水(3)

(6)湖泊流域内湖泊的多少也对洪水产生重要影响,这是因为湖泊有蓄水功能,对暴雨洪水能起到调节作用,湖泊越多,洪峰越小,洪水过程线有利于向“肥胖型”转化。

(7)除了以上各种影响因素外,现代的人类活动对洪水产生间接的影响,是不可忽视的一个重要方面,如土地利用格局的变化、城市化、农田水利设施、水利枢纽工程、调水工程、农业措施等,这些都反映在流域下垫面条件的变化对洪水的影响。

全世界洪水灾害概况

洪水虽然是一种常见的自然现象,但是它经常发生在人口密集,经济发展繁荣,农业垦殖度高的地区,所以洪水直接威胁到了人类生命财产安全,中国是世界上洪涝灾害频繁且严重的国家之一。

例如,1998年的特大洪灾,涉及我国大陆29个省份,农田受灾面积达到0.212亿公顷,成灾面积约0.131亿公顷,受灾人口2.23亿人,死亡3000多人,房屋倒塌497万间,经济损失高达1666亿元。

在各种自然灾难中,洪水造成的人口死亡率最高,占全部因自然灾难死亡人口数量的75%。纵观全球,洪水多发生在北半球暖温带、亚热带。其中中国、孟加拉国是世界上水灾最频繁肆虐的地方;美国、日本、印度和欧洲也较严重。

洪水发生的形式是多种多样的,有小的短暂洪水,也有大面积的遮盖土地被全部席卷而去的特大洪水。洪水产生的原因很多,一般情况下是由以下几种原因直接引发:

(1)强大的雷暴。

(2)龙卷风。

(3)热带风暴。

(4)季风。

(5)冰塞。

(6)融雪。

(7)在沿海地区,热带风暴引发的海啸、风暴潮以及巨大的海潮造成的河水溢流。

(8)大坝坍塌。

洪水形式莫测,时间长短变化无常,严重程度也时有变化,造成的危害极为巨大,因此洪水对人类的危害是不可小觑的,所以人类对于洪水灾害的防范是非常重要和必要的。

我国江河汛期分布

目前并没有一个统一的确定汛期的办法或标准,但大体上有两种办法可以划分:

一是根据水文站多年的观测,按照逐月或逐旬平均流量大小来确定汛期的开始与结束。水量超过一定的流量即为汛期开始,低于一定流量就是汛期结束。

二是根据水文站实测洪峰出现时间来确定汛期开始与结束时间。

我国各个江河汛期存在着明显的地区差异。不同的江河不同的干支流域,汛期的开始及结束时间早晚都各不相同,持续的时间长短也有很大的差距,其地区分布规律可以概括如下:

汛期的开始时间是从东南向西北推迟。

首先进入汛期的是珠江流域东部和长江流域江南诸河流,时间大约在每年4月上旬,随后淮河流域于5月底、6月初进入汛期,而黄河流域上游、海河流域和松花江、辽河等,则最晚至7月初才开始进入汛期。全国从最早到最晚入汛时间大约相差了3个月。

汛期的结束时间大体上是自北向南推迟。

最早结束汛期的是东北、华北各河流,大约在8月底。最迟的是9月底或者10月初才结束汛期的珠江流域西部和长江上游各河流。全国最早和最晚结束汛期的时间相差1~2个月。

全国各河流汛期的时间长短差别很大。

长江和珠江的汛期一般在4~9月,历时将近半年;而华北和东北各个河流的汛期一般在7~8月,历时1个月左右。

我国标准面积最大流量地区分布特征

衡量降雨的多少或者大小,通常是用降雨量来表示的。即在1小时、12小时、24小时等一确定时间内落在某单位面积上(如10平方厘米)的雨水深度来计算的。假设说今天的降雨量为50毫米,按照24小时和10平方厘米来计算,那么则说明24小时落在10平方厘米单位面积上的雨水有50毫米深。相同道理,衡量某次洪水的大小亦是用洪水流量来表示的,即在一确定单位时间内(通常以秒计算)流过某一河道横断面积的总水量(一般以立方米计算)。由于一次洪水过程中,流量大小会随时产生变化,所以人们一般用涨得最高的河流水位和流量最大时(洪峰流量)来反映洪水特征。

不同的流域因降雨而形成许多径流,这些水通过不断地汇集,最终流入河道,形成洪水。因此,洪水和洪峰的大小与降雨强度、降雨范围、汇水面积、持续时间和下垫面状况等诸多因素有关。

我国标准面积最大流量的地区分布有以下特点:

东西地域间差别悬殊。流量悬殊可达100倍,因为西部新疆、青海和西藏等属于气候干旱地区,流量很小,普遍在500立方米/秒以下,有的地区最大流量还不足100立方米/秒,而东部一些山区的最大流量在8000立方米/秒以上。

我国台湾省和海南省标准面积流量为全国各省区最大值,都在8000立方米/秒以上。奇怪的是,我国大陆地区的最大流量则出现在华中、华北和东北部分气候相对较干旱的地区,而不在降雨量最多的南方。

最大流量1000立方米/秒的等值线是从云南腾冲经四川康定、甘肃兰州、贺兰山、阴山向东北至吉林哈达岭、张广才岭、小兴安岭西侧。等值线以东以南为多暴雨洪水区,以西以北为少暴雨洪水区。

我国洪水灾害的特点

一直以来,洪涝都是我国最严重的自然灾害之一。洪涝地区十分广泛,我国一半以上的国土面积都受到洪涝的严重影响。每年,我国不同区域有不同程度的洪涝发生,一次严重的洪涝灾害会造成巨大的经济损失和人员伤亡。我国洪涝灾害的时空分布极不均匀,在时间上,存在着年际间的非连续性以及长短不同的阶段集中性,在地区上,洪涝有着相当明显的差异。其中,洪水灾害有着极强的突发性,它同其他自然灾害有着极为密切的联系,可以互相转换,互相影响,产生灾害的连锁反应。

我国洪涝灾害的形成,受很多因素的影响,而且灾害种类也是多种多样的,下面我们来具体了解一下。

洪涝成因的多样性

在我国,洪涝有着极为复杂而又繁多的成因。从大的方面出发,洪涝的成因可以分为人类活动因素和自然因素两类。人类活动因素对洪涝有着正负面的影响,倘若采取正确的措施,人类活动就会起到防御和减轻洪涝灾害的作用,否则就会有加重和制造洪涝的可能。另外,随着人口的不断增加,以及社会经济的不断发展,洪涝灾害造成的损失也在不断趋于增大状态。而自然因素则包含了三个方面,即背景因素——自然地理环境;直接因素——暴雨和洪水的产生;间接因素——天气气候和水系特征的变化。除暴雨和洪水以外,形成洪涝的直接原因还包括以下几个方面:垮坝、泥石流、冰凌阻塞河道、地震引发山体崩塌堵塞河流等造成的次生洪灾,以及受台风、寒潮大风、温带气旋和天文大潮的共同影响,从而造成的风暴潮灾害,其中,还有一种受海洋地震引发的强烈风暴潮——海啸。

洪涝种类的多样性

我国地大物博,有着极为复杂的自然地理环境,千差万别的气候条件,众多的大小水系,特性各异的暴雨洪水,以及不尽相同的洪涝成因,使得洪涝种类也十分丰富。

从性质上来讲,我国的洪涝灾害可以概括为三大类型,即洪水灾害、涝渍灾害和风暴潮灾害。而每一类洪涝灾害又有若干小的灾种包含其中,比如河流洪灾、垮坝洪灾、山洪灾害、冰凌洪灾以及地震、泥石流、山体崩塌阻塞河道而引发的次生洪水灾害,都是属于洪水灾害的类型;涝灾和渍害属于涝渍灾害类型;海潮涨溢、海水倒灌和海啸则属于风暴潮灾害的类型。

洪涝地区分布

我国为季风气候,在夏季受季风自南至北、从东往西先后影响,形成华南前汛期暴雨、江淮初夏梅雨期暴雨、北方盛夏期暴雨、东部沿海台风暴雨和华西秋季暴雨五大暴雨集中期。这期间内,暴雨洪水频繁,洪涝灾害也极为严重。

1.华南前汛期暴雨

华南地区包括我国大陆的广东、广西、福建、湖南、江西南部和海南地区,华南地区是每年受夏季风影响最早的地区,时间是4月份前后开始,10月份前后结束,4~9月份为雨季和汛期,这中间因受大气环流形势和天气系统的影响,又可分为前汛期(4~6月份)和后汛期(7~9月份)。前汛期受西风带环流影响,历时长的特大暴雨几乎都发生于这个时期,产生降雨和暴雨的天气系统主要是锋面、切变线、低涡和南支槽等。暴雨最短历时不足1天,最长可达7天。暴雨强度很大,24小时雨量一般在200~400毫米,特大暴雨在800毫米以上。

2.江淮初夏梅雨期暴雨

在长江中下游、淮河流域至日本南部这一近似东西向的带状地区的6月中旬至7月上旬,受季风影响,会形成一条持久稳定的降雨带,使得这一区域出现特殊的连续阴雨天气,降雨非常集中,且降雨范围广,历时长且频繁,是洪涝最集中的时期。因江南特产梅子在这一时期成熟,故而称“江淮梅雨”或“黄梅雨”;又因梅雨期气温较高,空气湿度大,衣食物品等容易发霉腐烂,故又有“霉雨”一名。在气象中梅雨季节的开始称为“入梅”;结束称为“出梅”。

但近百年来“入梅”和“出梅”的时间差别很大,如1896年在5月26日入梅,1947年在7月4日入梅,早晚可以相差40天之久;又如1961年出梅于6月16日,1954年出梅于8月1日,早晚相差一个月左右。一般梅雨期持续25天左右,1896年持续时间最长,为65天。其次是1954年持续了50天。最短的是1971年,只有6天。还有少数年份为“空梅年”,因为连续降雨日不足6天。江淮梅雨期暴雨强度不是太大,24小时雨量一般为400~500毫米。

3.北方盛夏期暴雨

江淮初夏梅雨期过后,降雨带进一步北移,华北、东北和西南地区于7月中下旬进入一年中降雨最为集中的时期。这个时期的暴雨发生频次占全年比率的80%~90%,尤其是7月中下旬和8月上旬降雨最为集中,大多洪涝灾害发生在这一时期。北方盛夏时期暴雨特点是强度大,降雨范围小,24小时雨量一般为300~400毫米,山地迎风坡在800毫米以上,一场暴雨总量可超过2000毫米。

4.东部沿海台风暴雨

产生于热带洋面上空的台风,也是形成降雨和锋面的天气系统的一个非常重要的因素,台风暴雨经常会给我国沿海地区造成巨大的灾难。台风是在西北太平洋和南海热带洋面形成的一种很强的热带气旋系统,根据风力不同,划分为不同的级别:中心风力最大在12级以上的称为台风,10级至11级的称为强热带风暴,8级至9级的称为热带风暴,8级以下的称为热带低气压。一般情况下,西北太平洋上,平均每年生成台风28个,不过,也有较为特殊的年份,如1967年就多达40个,1951年只有20个。

虽然太平洋上全年都会有台风生成,但台风生成次数和登陆次数仍然受季节的影响,有明显的季节性,尤为7~10月份最多,约占全年总数的70%,其中登陆台风大多集中在7~9月份,年平均7个左右,占台风总数的25%,由此可见四个台风中就会有一个登陆台风。台风是最强的暴雨天气系统,24小时雨量有时在1000~2000毫米,我国有很多特大暴雨记录都是由台风造成的。

5.华西秋季暴雨

每年9~10月份,影响我国大陆地区的夏季风向南撤退,我国大陆东部地区开始先后进入秋季,气温下降,降雨明显减少,可以用“秋高气爽”来形容这一时期的气候特征。但在北起陕西、甘肃南部,南到云贵高原,西自川西山地,东至汉江上游和长江三峡的大陆的西南地区,这总面积约为60万平方千米的地区,出现第二个降雨集中期,气象学家称其为“华西秋雨”,水文学家则称其为“秋汛”,在当地民间又被称为“秋霖”。在这一时期,也会出现秋季暴雨,暴雨中心位于四川东北部大巴山一带,这秋季暴雨多为夜雨,降雨范围广,历时长,但降雨强度一般。拥有这些特点的秋雨,不仅为气象学家和水文学家所重视,自古以来更被许多文人雅士所乐道,写下许多脍炙人口的诗句,如“何当共剪西窗烛,却话巴山夜雨时”。

洪涝时序分布

洪涝灾害是我国普遍存在的一种重大自然灾害,它在地域和时间分布上都极不均匀。洪涝的时序分布具有阶段性和集中性两个特点。

阶段性

洪涝的阶段性也称波动性。例如,在某一时期,某江河经常出现洪涝灾害,使得灾情严重,而又在某一时期洪涝灾害较少,甚至出现干旱等现象。这种形式在时间分布上具有一定的周期性,两种状态交替出现。纵观历史,从汉代至民国,水灾发生频率较高的是南北朝、元朝和民国3个历史时期,相对来说,发生频率较低的是汉代、五代十国和明代3个历史时期。到了近代,对洪灾有了较为详细的记载。根据《中国水旱灾害》对全国近代洪灾阶段特征统计,这种阶段性表现得极为明显。

1848~1945年,全国共经历了5次阶段性变化,即5个重灾期和5个轻灾期,平均持续时间大体相等,其中重灾期和轻灾期的周期长度平均19.6年,最长为25年,最短为15年。

1949年以后,全国洪涝灾害变化仍然表现出阶段性特点。1954~1964年,这10年是我国洪涝比较频繁、比较严重的一个时期,其间淮河、长江、海河、黄河、辽河和松花江等流域都发生了自新中国成立以来最大洪水,造成了严重的洪涝灾害,给人民的生命财产带来了极为严重的威胁和损失。全国农耕受到严重破坏和影响,受灾农田1000万公顷以上。在接下来的1965~1997年,这一期间是洪涝灾害比较轻的一个阶段,除1975年外,没有发生大面积洪涝灾害。全国每年农田平均受灾面积在480万公顷以上,还不到上一阶段的半数。1980年以后,洪涝灾害又趋向频繁和严重,1980~1990年这10年,全国每年农田平均受灾面积上升至1055万公顷。1991~1999年,长江、淮河还多次发生大洪水,造成了严重的灾害。

集中性

在介绍我国洪涝灾害的集中性之前,我们先来了解“姊妹水”的概念:

1995年和1996年,1998年和1999年长江流域中下游都连续发生了特大洪水灾害,人们把这种连续两年出现大洪水或特大洪水的现象,称为“姊妹水”。

我国洪涝灾害的集中性体现在两个方面:

(1)洪涝灾害集中在少数特大洪涝年。

少数特大洪涝灾害年所造成的灾害损失,在洪涝灾害总损失中所占的比重很大。据当代我国洪涝灾害损失统计资料显示,在1950~1990年,全国因洪水灾害死亡的人数为225517人,其中:1954、1956、1963、1975年4年死亡人数就高达93217人,占41年水灾总死亡人数的41.3%;其他损失也是如此,在上述4年里,倒塌房屋数量占全国41年倒塌房屋总数的45.6%。

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