洪水是如何工作的

了解洪水工作，你必须了解水在我们的星球上的表现如何。数百万年来地球上的水总量保持相当不变（尽管其分布在那段时间内有很大差异）。每天，大气中，大气中的少量水损失高，在那里强烈的紫外线可以分开水分子，但是新的水也从地球的内部发出，通过火山活动．产生的水量和流失的水量几乎相等。

在任何时候，这一体积的水是有许多不同的形式。它可以是液体，如海洋，河流和雨中;坚实，如在北极和南极的冰川;或气态，如在空气中的无形水蒸气中。水从国家变化，因为它在地球周围移动时风海流．风流是由太阳的加热活动产生的。太阳更多地照射在地球赤道周围的地区，而不是更远的南北地区，造成了地球表面的热量差异。在较温暖的地区，热空气上升到大气中，将较冷的空气拉入空出的空间。在较冷的地区，冷空气下沉，将暖空气吸入空出的空间。地球的自转打破了这个循环，所以地球上有几个较小的气流循环。

在这些气流循环的驱动下，地球的水供应以自己的循环运行。当太阳加热海洋时，海洋表面的液态水蒸发进入空气中的水蒸气。太阳升温这个空气（水蒸气和全部），使其通过大气层升起并通过风电流携带。随着这种水蒸气上升，它再次冷却，凝结变成液态水(或固态冰的晶体)。这些液滴的集合被称为云．如果云移动到一个较冷的环境，更多的水可能凝结在这些水滴上。如果以这种方式积累了足够多的水，水滴就会变得足够重，从而在空中落下沉淀（雨，雪，雨夹雪或冰雹）。其中一些水收集在大型地下水库，但大多数它形成河流和流入海洋的河流，将水带回其起点。

总的来说，大气中的气流是相当一致的。在一年中的任何一个特定时间，洋流都倾向于以特定的方式在全球范围内移动。因此，特定的地点每年都会经历相同的天气状况。但在日常生活中，天气并不是那么可预测的。气流和降水受到许多因素的影响，主要是地理和邻近的天气条件。大量的因素以各种各样的方式结合在一起，产生了各种各样的天气。偶尔，这些因素以这样一种方式相互作用，使一个区域聚集了非典型数量的液态水。例如，条件偶尔会导致飓风，无论走到哪里，都会倾倒大量的雨水。如果一场飓风在一个地区上空徘徊，或者多个飓风碰巧穿过该地区，陆地就会比正常情况下获得更多的降水。

由于水道随着时间的推移缓慢地形成，因此它们的大小与水的量成比例正常情况下聚集在那个区域。当突然有一个更大的水量，正常的水道溢出，水扩散到周围的土地。在最基本的层面上，这就是洪水——在一片土地上异常积聚的水。

一系列带来大量降雨的风暴是洪水最常见的原因，但也有其他原因。在下一节中，我们将看看洪水的一些开始方式，以及决定其规模的一些因素。

在最后一节中，我们看到洪水发生在一个区域中的水量收集。有许多方法可能发生这种情况，并且存在各种各样的事件。

大多数人熟悉大多数人的洪水发生时，当一个异常大量的暴雨在相当短的时间内击中一个地区时，就会发生。在这种情况下，将水转移到海洋中的河流和溪流只是不堪重负。不同季节的变化温度导致不同的天气模式。例如，在冬季，海洋上的空气可能比陆地上的空气温暖，导致风流从陆地向海中移动。但在夏天，土地上的空气加热，比海洋上的空气更温暖。这导致风电流反转，因此从海洋中汲取更多的水并携带陆地。这个季风风系统会导致一段时间的强降雨，这与一年中其余时间的气候完全不一致。在一些地区，融雪造成的水过多可能会加剧洪水。

也许季节性洪水最著名的例子是埃及尼罗河每年的扩张。在古埃及，夏季时，在河流源头的季风降雨会使水道延伸很长一段距离。在这种情况下，洪水不是灾难，而是天赐之物。不断膨胀的河水会在河岸留下肥沃的淤泥，一旦河水再次下降，这一地区就成为理想的耕地。这是埃及沙漠文明兴盛的主要因素之一。这些天，河流被上游的一座大坝挡住了，这座大坝收集了夏季的雨水，并在全年输送。这延长了种植季节，使埃及农场可以全年种植作物。

另一个普遍的洪水来源是不寻常的潮汐活动，延伸了海洋的范围，远处的海洋进一步而不是正常。这可能是由特定的风图案引起的，这些风图案以不寻常的方向推动海水。它也可能是由海啸，在海洋中引发的巨浪地壳的移动．

洪水也可能发生时，人为的大坝断裂。我们建造水坝来改变河流的流量，以适应我们自己的目的。基本上，大坝将河水汇集在一个大水库中，这样我们就可以决定何时增加或减少河水流量，而不是让自然决定。工程师们建造的大坝能够承受任何可能蓄积的水量。然而，偶尔会有比工程师预测的更多的水积累，大坝结构在压力下崩溃。当这种情况发生时，大量的水同时被释放出来，形成一堵猛烈的“水墙”，推动着陆地。1889年，宾夕法尼亚州的约翰斯顿就发生了这样一场洪水。城镇居民被警告洪水即将来临，但许多人认为这一警报是毫无根据的恐慌。当汹涌的巨浪袭来时，短短几分钟内就有2000多人丧生。

洪水的严重程度不仅取决于在一段时间内积累的水量，还取决于土地处理这种水的能力。正如我们所看到的那样，一个元素是一个区域中的河流和溪流的大小。但同样重要的因素是土地的吸光率．下雨时，土壤作为一种海绵。当土地是饱和——也就是说，它已经吸收了它能吸收的所有水——任何更多的水必须流动径流．

有些物质的饱和速度比其他物质快得多。要想知道它是如何工作的，只要拿一桶水到外面，试着润湿不同的表面。森林中间的土壤是很好的海绵。你可以把几桶水倒在上面，它会直接把水吸收掉。岩石的吸水性不强——它似乎根本不吸水。坚硬的粘土介于两者之间。一般来说，耕作过的土壤比未耕作的土壤吸水性更低，因此农业地区比自然地区更有可能遭遇洪水。

混凝土是最不吸水的表面之一。在下一节中，我们将看到混凝土、沥青和其他人类建筑是如何影响洪水的。

在上一节中，我们看到洪水的程度是由一个地区蓄积的水量以及陆地表面的性质决定的。随着文明的发展，人类在许多方面改变了地貌。在西方世界，最重要的变化之一就是在地面上铺设沥青和混凝土。很明显，这些表面并不是最好的海绵:几乎所有的雨水积累都会变成径流。在一个没有良好排水系统的工业化地区，不需要太多的雨水就可能造成严重的洪水。

一些城市，比如洛杉矶，已经建造了混凝土防洪通道来防止这个问题。当下雨很多的时候，水就会流入这些渠道，这些渠道蜿蜒流出城市，在那里水可以被更好地吸收。然而，这类系统可能会在更远的地方引发洪水。当你用混凝土和沥青覆盖一个区域时，你实际上是切断了地球上天然海绵的一部分，所以海绵的其余部分有更多的水需要处理。

类似的问题也会出现堤坝也就是沿着河流建造的防止河水泛滥的高墙。这些结构延伸了河流的自然河岸，使更多的水可以流过。但是，虽然它们可能有效地阻止水进入一个地区，但它们通常会使问题更糟的地区，那里没有堤坝。那片区域的洪水会向上游蔓延。防洪堤的另一个危险是，就像水坝一样，它们也会决堤。当这种情况发生时，大量的水会在短时间内流到陆地上。这可能会导致一些最危险的洪水状况。

人们在控制沿海地区的洪水方面并没有取得什么成功。在这些地区，过量的水对人造建筑物的破坏尤其严重，因为它会造成侵蚀。控制这种侵蚀的一种方法是在水与土地的交界处建造栅栏和围墙。这样就能控制海浪的力量，不会侵蚀海滩。但这些构造也会干扰海滩的形成过程。当你阻止海水向海岸移动时，海洋就不能分散沙子，你就得不到美丽的海滩。

围栏和围墙的另一个问题是，它们能做的只有这么多。从根本上说，海滩是由海洋的强大力量塑造的，正在改变环境。就它们的本质而言，应该被波浪的动力作用侵蚀和移动洪水是这个过程的一个常规部分，而且很可能会继续，无论我们做什么。

许多内陆地区也是如此。在我们看来，河流可能是一种稳定、不可移动的景观特征，但它实际上是一个充满活力、动态的实体。大河尤其如此，如美国的密西西比河，中国的长江和黄河。随着时间的推移，这些水道会扩张，极大地改变它们的路径，甚至可能改变水流的方向。因此，河岸周围的土地极易受到洪水的影响。

不幸的是，河流也是文明的自然吸引物。除此之外，它们还提供了源源不断的水源、肥沃的土壤和便捷的交通工具。当水位低的时候，人们沿着河岸建造，享受它的所有好处。在某一时刻，水会转移，在洪水平原上建造房屋的人们很快发现，他们生活在不安全的土地上。如果在这些地区进行大规模建设，洪水造成的损失可能是毁灭性的。

在下一节中，我们将看看不同种类的洪水损坏，看看普通的水可以是毁灭性的力量。

洪水造成的最严重破坏，即生命和家园的损失，主要是由流动的水流造成的。在洪水中，2英尺(61厘米)的水流足以冲走一辆汽车，6英寸(15厘米)的水流可以把你击倒在地。令人惊讶的是，水，即使是大量的水，也能产生如此巨大的冲击力。毕竟，你可以平静地在海洋中游泳而不会被撞到，而那是大量的流动的水。在大多数情况下，流动的河流不足以把你打翻。那么，为什么洪水会有不同的表现呢?

洪水更危险，因为它比普通的河流或平静的大海施加更大的压力。这是由于在许多洪水期间存在的水量的巨大差异。在洪水中，一个地区可能聚集了大量的水，而另一个地区几乎没有水。水是相当重的，所以它移动得非常快，以“找到自己的水平”。一个区域内水量的差异越大，移动的力量就越大。但在某个特定的点，水看起来不是那么深，所以看起来也不是特别危险——直到为时已晚。近一半的洪水死亡是由于人们试图开车穿过湍急的水流。海洋里的水比洪水时多得多，但它不会把我们打翻，因为它是相当均匀的分布——平静的大海里的水不会急着找平。

最危险的洪水是闪蒸洪水这是由水的突然、强烈积聚引起的。山洪在水开始积聚后不久就会袭击一个地区(无论是由于过度降雨还是其他原因)，所以很多时候，人们看不到它们的到来。由于在一个地区聚集了大量的水，山洪往往会以很大的力量移动，把人、汽车甚至房子都撞开。当一场大雷雨在山上倾泻大量雨水时，山洪暴发可能具有特别大的破坏性。水以极快的速度从山上流下，穿过山谷里的任何东西。

1976年，科罗拉多州大汤普森峡谷发生了美国历史上最严重的山洪暴发之一。在不到5个小时的时间里，附近地区的雷暴带来的降雨超过了该地区通常一年的降雨量。大汤普逊河，通常是一条浅而缓慢的水道，突然变成了一股势不可挡的激流，每秒钟向峡谷中倾倒23.3万加仑(88.2万升)的水。数千名露营者聚集在峡谷中，庆祝科罗拉多州成立100周年。洪水发生得如此之快，以至于没有时间发出警报。当它袭击时，数百人受伤，139人死亡。

灾难性较小的损坏是简单的潮湿。大多数建筑物可以避免雨，但它们并没有建成水密。如果水位足够高，将渗入房屋的大量水渗入一切。但在大多数情况下，主要的破坏性元素不是水本身，而是它带来的泥土。随着水流过景观，它拿起了很多垃圾。当洪水结束时，水位掉落，一切最终都会干涸，但泥土和碎片粘在一起。

1966年，一场大风暴淹没了流经佛罗伦萨的意大利河流阿诺河。这个小城市，世界艺术之都之一，到处都是水、泥和黏液。除了生命的损失和建筑物的损坏，城市的艺术收藏也受到了很大的破坏。淤泥和黏液几乎覆盖了储存在城市地下室和底层房间的所有东西。经过多年的工作，科学家和艺术史学家已经能够将大部分损坏的文物修复到良好的状态。

洪水造成的另一种破坏是疾病的传播。当水流过一个区域时，它会带走各种化学物质和废物，导致极其不卫生的条件。从本质上讲，洪水中的一切人和事都在一锅大汤中漂浮。虽然疾病通常不是由这些条件造成的，但它们更容易传播(大多数疾病通过水传播比通过空气传播更容易)。如果你在洪水泛滥的地区，只喝瓶装水或开水，并遵守其他卫生准则是非常重要的。要了解更多关于在洪水条件下应该做什么，请查看本指南由疾病控制中心．

我们永远无法阻止洪水。它是大气复杂天气系统中不可避免的因素。然而，我们可以通过建造复杂的水坝、堤坝和运河系统，努力将洪水造成的损害降到最低。但是，避免洪水灾害的最好方法可能是完全撤出容易发生洪水的地区。与许多自然现象一样，对洪水最明智的反应可能是让开。