洪水是如何工作的

了解如何洪水你必须知道水在地球上是如何运动的。数百万年来，地球上的水总量一直保持相当稳定(尽管其分布在这段时间内发生了相当大的变化)。每天，有非常少量的水在大气层的高处流失，在那里强烈的紫外线可以使水分子分裂，但是新的水也从地球内部释放出来，通过火山活动. 产生的水量和损失的水量几乎相等。

在任何时候，这个体积的水都以许多不同的形式存在。它可以是液体，如在海洋、河流和雨水中;固体的，如在南极和北极的冰川;或气态的，如空气中看不见的水蒸气。当水在地球上移动时，它会从一种状态变化到另一种状态风流. 风流是由太阳的加热活动产生的。太阳照在地球赤道周围的区域比照在更北和更南的区域要多，这导致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，将较冷的空气吸入空出的空间。在较冷的地区，冷空气下沉，将较热的空气吸入空出的空间。地球的自转打破了这个循环，所以在地球上有几个更小的气流循环。

在这些气流循环的驱动下，地球的水供应以其自身的循环运动。当太阳加热海洋时，海水从海洋表面流出蒸发变成空气中的水蒸气。太阳加热这些空气(水蒸气等)，使其通过大气层上升，并被气流携带。随着水蒸气上升，它再次冷却，冷凝变成液态水(或固态冰的晶体)。这些液滴的集合被称为云. 如果云移动到较冷的环境中，更多的水可能会凝结到这些水滴上。如果有足够的水以这种方式积聚起来，水滴就会变得足够重，它们会像雨滴一样从空气中掉落降水(雨、雪、雨夹雪或冰雹)。其中一些水会聚集在大型地下水库中，但大多数会形成河流和溪流，流入海洋，使水回到起始点。

总的来说，大气中的风流是相当一致的。在一年中的任何特定时间，洋流都会以某种方式在全球范围内流动。因此，特定地点通常每年都会经历相同的天气条件。但就日常生活而言，天气并非如此可预测。风流和降水受许多因素的影响，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，产生各种各样的天气。有时，这些因素相互作用，在一个区域聚集了不典型体积的液态水。例如，条件偶尔会导致形成飓风，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。

由于水道的形成是缓慢的，它们的大小与水量成正比正常地在那个地区堆积。当突然有更大的水量时，正常的水道就会溢出，水就会扩散到周围的土地上。在最基本的层面上，这就是洪水——在一片土地上不规则的积水。

一系列带来大量降雨的风暴是造成洪水的最常见原因，但还有其他原因。在下一节中，我们将介绍洪水的一些开始方式，以及决定洪水规模的一些因素。

在上一节中，我们看到洪水发生时，水聚集在一个地区的非典型数量。发生这种情况的方式有很多，当它发生时，会发生各种各样的事件。

当一个地区在相当短的时间内遭遇异常多的暴雨时，大多数人所熟悉的那种洪水就会发生。在这种情况下，将水引入海洋的河流和小溪完全被淹没了。不同季节的不同温度导致了不同的天气模式。例如，在冬天，海洋上方的空气可能比陆地上方的空气更温暖，导致风从陆地向海洋移动。但是在夏天，陆地上空的空气变热，变得比海洋上空的空气更热。这就导致了风向的逆转，使得更多的海水从海洋中被带到了陆地上。这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。

另一个常见的洪水来源是不寻常的潮汐活动，它将海洋的范围比正常情况下向内陆延伸得更远。这可能是由特定的风型造成的，这种风型将海水推向了不寻常的方向。它也可能是由海啸，由地壳的移动．

当人为破坏时，也可能发生洪水水坝打破。我们建造水坝来改变河流的流量，以满足我们自己的目的。基本上，大坝将河水收集在一个大型水库中，这样我们就可以决定何时增加或减少河流流量，而不是让大自然来决定。工程师们建造的水坝可以抵抗任何可能积聚的水量。然而，偶尔会有比工程师预测的更多的积水，大坝结构在压力下破裂。当这种情况发生时，大量的水一下子被释放出来，导致一堵猛烈的“水墙”推过陆地。1889年，这样的洪水发生在宾夕法尼亚州的约翰斯顿。市民们被警告洪水即将来临，但许多人认为这是毫无根据的恐慌。当汹涌的水墙确实击中时，仅几分钟内就有2000多人死亡。

洪水的严重程度不仅取决于在一段时间内蓄水量，还取决于土地处理这些水的能力。正如我们所见，其中一个因素是一个地区的河流和溪流的大小。但同样重要的因素是土地吸收性．下雨时，土壤就像海绵一样。当土地饱和的——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．

有些材料比其他材料饱和得快得多。要了解这是如何工作的，只需在室外取一桶水，并尝试湿润各种表面即可。森林中间的土壤是一种很好的海绵。你可以把几桶水倒在上面，它就会把水吸起来。岩石的吸水性不强——它似乎一点也不吸水。硬粘土介于两者之间。一般来说，为种植作物而耕作的土壤比未开垦的土地吸水性差，因此，农业区可能比自然区更容易遭受洪水。

周围吸收性最低的表面之一是混凝土。在下一节中，我们将看到混凝土、沥青和其他人类建筑如何影响洪水。

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，如洛杉矶，已经建造了混凝土防洪通道来防止这一问题。当雨下得很多时，水就会流入这些渠道，这些渠道蜿蜒流出城市，在那里水可以更好地被吸收。然而，这类系统可能会导致管线下游的洪水泛滥。当你用混凝土和沥青覆盖一个区域时，你实际上是在切断地球天然海绵的一部分，因此海绵的其余部分有更多的水需要处理。

类似的问题也可能出现在堤防，沿着河流建造的大墙，防止河水泛滥。这些结构延伸了河流的天然河岸，使更多的水可以流过。但是，尽管它们可以有效地将水挡在一个地区之外，但它们通常会使沿线没有堤坝的地区的问题更加严重。那个地区的洪水本来会扩散到河的上游。堤坝的另一个危险是，像水坝一样，堤坝也可能决堤。当这种情况发生时，大量的水会在短时间内流到陆地上。这可能导致一些最危险的洪水情况。

人们在控制海岸线洪水方面没有取得多大成功。这些地区过多的水对人造结构的破坏尤其严重，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接触的地方建造围栏和围墙。这使得海浪的力量保持在海湾，所以它们不会磨损海滩。但这些构造也会干扰海滩形成的过程。当你阻止海水向海岸移动时，海洋就不能分布沙子，你也得不到美丽的海滩。

栅栏和墙的另一个问题是它们只能做这么多。从根本上说，海滩是不断变化的环境，由海洋的强大力量塑造。就其本质而言，想象上的被波浪的动力作用侵蚀和移动。洪水是这一过程的一个常规部分，而且无论我们做什么，很可能都会继续。

许多内陆地区也是如此。虽然在我们看来，河流可能是一种稳定、不可移动的景观特征，但它确实是一种充满活力、充满活力的实体。这在大河中尤其如此，如美国的密西西比河和中国的长江和黄河。随着时间的推移，这些水道会扩张，急剧改变其路径，甚至可能改变水流方向。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。除其他外，它们提供了源源不断的水源、肥沃的土壤和便捷的交通工具。当水位较低时，人们沿着河岸修建房屋，并享受其所有好处。在某个时刻，水会发生变化，沿着洪泛平原建造房屋的人们很快发现，他们生活在不健康的土地上。如果在这些地区进行大规模建设，洪水造成的破坏可能是毁灭性的。

在下一节中，我们将看看不同类型的洪水破坏，看看普通的水是如何成为一种毁灭性的力量。

洪水造成的最严重的破坏，生命和家园的损失，主要是由流动的水流造成的。在洪水中，两英尺（61厘米）的水可以以足够的力量冲走一辆汽车，而6英寸（15厘米）的水可以把你的脚撞倒。水，即使是很多水，也能产生如此巨大的冲击力，这似乎令人惊讶。毕竟，你可以在海洋中平静地游泳而不会被撞倒，这是一个巨大的流动的水。在大多数情况下，流动的河流不足以把你撞倒。那么，为什么洪水的行为会有所不同呢？

洪水的危险性更大，因为它们比普通河流或平静的海洋施加的压力要大得多。这是由于许多洪水期间水量存在巨大差异。在洪水中，一个地区可能会聚集大量的水，而另一个地区几乎没有水。水相当重，所以它移动得非常快，以“找到自己的水位”。一个地区的水量差异越大，移动的力量就越大。但是在某个特定的点上，水看起来并不深，所以看起来也并不特别危险——直到为时已晚。近一半的洪水死亡是由于人们试图驾驶汽车穿越急流造成的。海洋中的水比洪水中的水要多得多，但它不会把我们打倒，因为水的分布相当均匀——平静的海洋中的水不会急于找到自己的水位。

最危险的洪水是洪水，这是由突然的、剧烈的积水引起的。山洪暴发在洪水开始积聚后不久就袭击了一个地区（无论是由于雨水过多还是其他原因），所以很多时候，人们看不到洪水的到来。由于一个地区收集了大量的水，山洪暴发的洪水往往会以巨大的力量移动，将人、汽车甚至房屋推开。当一场强雷暴在山上倾泻出大量雨水时，山洪暴发的破坏性尤其大。水以惊人的速度下山，冲刷着下面山谷中的任何东西。

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。

一种不太严重的损害是简单的潮湿。大多数建筑都能防雨，但它们不是防水的。如果水位足够高，大量的水会渗入房屋，浸透一切。但在大多数情况下，主要的破坏因素不是水本身，而是它带来的泥浆。当水流过这片土地时，它会带走很多垃圾。洪水过后，水位下降，所有的东西最终都干涸了，但泥土和碎片仍留在原地。

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，请查看本指南被…扑灭疾病控制中心．

我们永远无法阻止洪水。它是我们大气层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失降至最低。但避免洪灾破坏的最好办法可能是完全撤出易受洪灾影响的地区。与许多自然现象一样，对洪水最明智的反应可能是让路。