洪水等級是確定防洪工程建設規模的一個非常重要的依據,是衡量洪水大小的一個標準。由於洪水特性的複雜性和洪水要素的多樣性,洪水等級可以從不同的角度進行劃分。通常情況下,我們是根據洪水頻率(或洪水重現期)來確定洪水等級。我國《國家防洪標準》認為:
N=1的洪水為小洪水;
N=2的洪水為一般洪水;
N=3的洪水為較大洪水;
N=4的洪水為大洪水;
N=5的洪水為特大洪水;
N=6的洪水為非常洪水。
(N代表洪水等級)
地球表層環境由大氣圈、岩石圈、水圈、生物圈共同組成,洪水即孕育其中,它的發生屬於自然變異現象。如果隻是發生在人跡罕至的地方,沒有承受災害的客體,就不會形成自然災害,但是如果洪水發生在有人類活動的地方,尤其是人群密集區,對人類社會和自然資源、自然環境將造成巨大的損失和人員傷亡,就會形成洪水災害。所以,洪水災害的形成需要具備兩個條件:①自然環境發生變異從而誘發洪水的形成。②洪水影響地區有人類居住或者分布有社會財產,即有承受災害的客體,造成人員的傷亡和財產的損失。
洪水災害是由人和自然相互作用產生的複雜災害,其發生與危害對當地的各種自然環境條件以及人類活動產生重要影響。地球上不同大洲、不同國家,甚至在同一國家的不同地區,由於自然環境和社會經濟發展水平不一,洪水災害的發生和產生的影響也各不相同。如果洪水強度相同,經濟水平高但防災抗災能力低的地區,洪水災害的危害程度就高;反之,在經濟水平低但防災抗災能力強的地區,危害程度就低。例如,同樣大小的洪水會因河道的整治標準不同、兩岸的工農業發展程度不同、人口密度和社會財產的集約化程度不同而造成不同的災害影響。
洪水大小的衡量方法
和世界上任何東西一樣,洪水也有大小之分。科學衡量洪水的大小對於防洪調度、管理決策有著重要意義。一般來說,衡量洪水大小有以下兩種方法。
1.習慣上的衡量法
根據曆史洪水資料,並考慮堤壩的防洪能力,一般將洪水大致分為大、中、小三種情況。當洪水超過曆史紀錄時,則又習慣稱為曆史最大洪水,亦有根據洪水的量級過大,稱為特大洪水;也有按江河、湖泊、水庫的警戒水位、保證水位(或相應流量)等指標,表示洪水的量級大小。
2.洪水頻率或重現期衡量法
通常用洪水出現的頻率(%)或重現期(年)表示,可定量地衡量洪水的大小。出現頻率(%)越小,表示某一量級以上的洪水出現機會越少,反之則出現的機會越多。如以洪水的重現期衡量洪水的大小,則更為明確。如某一量級洪水的重現期為100年,則稱為100年一遇洪水;重現期為50年,則稱為50年一遇洪水;重現期為10年,則稱為10年一遇洪水。重現期越長,表示洪水的量級越大,越稀遇;反之,則表示洪水的量級越小,越常見。這種衡量洪水的方法,在水利水電工程規劃設計中常常作為工程設計的標準。例如,對沿江河特別重要的城市,防洪工程設計標準按防禦大於100年一遇洪水設計,中等城市防洪工程設計標準按防禦20~50年一遇洪水設計。
結合我國的江河防洪能力,對洪水的等級一般劃分如下:
重現期在5年以下的洪水,為小洪水;
重現期為5~20年的洪水,為中等洪水;
重現期為20~50年的洪水,為大洪水;
重現期超過50年的洪水,為特大洪水。
影響洪水大小的因素
影響洪水的因素是多方麵的,洪水的產生及其大小也是多因素綜合作用的結果。對洪水的影響因素大體上可分為兩大類:一類是降雨因素,另一類是下墊麵因素。了解洪水的影響因素,對洪水的設計和防治是有益的。
降雨因素
大氣降雨與氣象條件有關,氣象條件又受到大氣環流、太陽輻射及天體運動所製約,往往會產生不同的天氣過程而致雨,如氣旋雨、對流雨、鋒麵雨及台風雨等。氣象條件決定了降雨特性,降雨特性一般用降水“三要素”表示,所謂降水三要素,是指在一次天氣過程中,所產生的降水總量(毫米)、降雨曆時(小時)及降雨強度(毫米/小時)。降雨特性是成洪的主導原因,雨量大、強度也大的暴雨,要比雨量小、強度也小的暴雨產生的洪水大。另外,暴雨的時空分布對洪水也有重要影響,例如,先小後大的降雨過程要比先大後小的降雨過程產生的洪水大;暴雨中心發生在流域中下遊形成的洪水往往要比發生在中上遊時形成的洪水要大;暴雨中心從上遊向下遊移動時,要比從下遊向上遊移動時所產生的洪水大。
降雨特性受控於降雨形成機製的兩個主要氣象要素,一是產生空氣上升冷卻的動力因子,二是空氣中水汽的含量及補給來源。我國絕大多數江河的汛期主要是伏汛和秋汛,稱為主汛期,因為在夏秋季節大氣活動十分活躍,形成動力上升的天氣係統頻發,同時也是空氣中水汽含量最高的季節,所以也是暴雨的多發季節。雖然各大江河的主汛期不完全同步,但都在5月至9月的主雨期範圍內,並且多集中在夏季6月至8月三個月,往往一兩個月的降雨量可達全年降水量的25%~55%,甚至一個月的降水量幾乎由幾次大的降水過程所決定。