第二节　水文灾害的概念及特征

一、地球上的水及其作用

（一）地球上水的分布

水是地球上分布最为广泛的物质之一，它以液态、固态和气态形式存在于地表、地下、空中以及生物有机体内，成为地表水、地下水、大气水及生物水，形成了海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、地下水及大气水等各种水体，这些水体组成了一个统一的相互联系的地球水圈。整个地球5.1×108km2的表面上，约3/4为水所覆盖，这是地球区别于太阳系其他行星的主要特征之一，地球因此而有“水的星球”之称。

水在地球上的分布很不均匀。在地球上的总水量中，绝大部分集中于海洋，少部分分布于陆地表面和地下，极少部分悬浮于大气中和储存于生物有机体内。海洋是地球上最为庞大的水体，水分多以液态形式而存在，少部分以固态形式而存在于高纬海区；陆地上的水体类型最为多样，南极大陆表面全部为冰雪所覆盖，高山雪线以上部分大多有冰川和积雪，广大的陆地表面分布着众多的河流、湖泊和沼泽；大气水主要以水蒸气形式存在，部分以水滴和冰晶的形式浮游于近地大气层。

地球上究竟有多少水，这是很难精确估计的。就以海洋来讲，要想知道海洋中有多少水，首先要量测海洋地形。可是直到20世纪70年代，世界大洋仅5%的面积有足够可靠的等深线，大部分测量工作是在1957—1958年国际地球物理年期间完成的。美国海洋学家弗·普·舍帕尔德曾指出，人们对海底的了解比对月球可见到的那一面的了解还少。至于分布于地下和两极冰盖中的水量，同样也是很难估计的。因此，至今地球上水的分布存在不同的估计数据，也就不足为怪了。但是尽管各家数字不尽相同，其分布的大体比例基本一致。

根据联合国教科文组织（UNESCO）1978年发表的数字（表1.3），地球上的总水量约为13.86×108km3，其中含盐量较高的海水为13.38×108km3，占地球总水量的96.5%，目前尚不能作为淡水资源而被人类直接利用。地球上的淡水约为3503×104km3，仅占地球总水量的2.53%，其中的68.7%为极地冰川和冰雪，主要储存于南极和格陵兰地区，目前的经济技术条件下尚难开发利用。目前易被人类利用的淡水是河流、湖泊水和地下水，仅是地球上淡水储量的很小一部分。

地球上各种水体的水量处于动态的变化之中，在一定的时期内，全球的总水量在各种水体之间的分配关系会发生一定的变化，这种变化曾被称为世界性水量平衡。20世纪60年代以来，全球气候变暖的趋势明显，其后果之一就是导致海平面的上升（表1.4），直接威胁到世界沿海地区的安全。所以，世界性水量平衡问题一经提出，很快就引起全世界的广泛关注，并成为重要的热点研究问题之一。

（二）地球上水的作用

水圈中的水广泛渗透于地球表面的岩石圈和大气圈，积极参与地表的各种物理、化学过程，不仅改变了岩石圈的面貌，也使大气圈的大气现象变得复杂多样，而且导致生物圈的出现，从而水又积极参与地表的生物过程。水对地理环境和生态系统的形成与演化具有重大的影响。

水是生命活动的物质基础。水是生物圈中光合作用的基本原料，是生命原生质的主要成分。水的光解是氧气的重要来源，供生物和人类所呼吸。动物与人类的生存最终要依赖于光合产物。因此，水是生命形成的基本条件，没有水便没有生命、没有植物和动物，更不会有人类和人类社会。现代科学证明，每人每天要摄入2000mL的水才能维持生命，断水7～10d，人就会导致死亡，失水15%～20%人就会产生脱水症状。

水是人类赖以生存、发展的最宝贵的自然资源。水的溶解能力极强而黏滞性很低，是地球上最好的天然溶剂和输送介质，具有生物体养分输送、水生生物供氧、物体洗涤除污、污染物处理、物质运输等多方面的经济社会功能，还具有景观构成、文化形成等多种社会价值，在工业、农业、交通运输、城市卫生、环境保护、旅游等经济社会各个生产领域都有着十分广泛的作用。无论是过去、现在还是将来，水始终是影响人类社会发展的重要因素。

水在人类生活和生产过程中发挥着重要作用。人类生活用水分为城市生活用水和农村生活用水，前者主要是家庭用水，还包括公共建筑用水、消防用水、浇灌绿地等市政用水。受城市性质、经济水平、气候、水源、水量、居民用水习惯、收费方式等影响，城市生活用水人均用水量变化较大，一般发达地区高于欠发达地区，丰水地区高于缺水地区。世界城市生活用水约占全球用水量的7%，我国城市用水则占全国总用水量的4.5%。

生产用水分为农业用水和工业用水。农业用水主要包括农业灌溉、牧业灌溉和渔业用水。受气候和地理条件、作物品种、灌溉方式和技术、管理水平、土壤、水源和工程设施等影响，农业用水量在时空分布上存在很大变化。工业用水主要包括原料、冷却、洗涤、传送、调温和调湿等用水，工业用水量与工业发展布局、产业结构、生产工艺水平等多种因素密切相关。世界工业用水量约占全球用水量的22%，中国工业用水量所占的比例为20.2%。我国工业用水量集中在火力发电、纺织、造纸、钢铁和石油石化行业，五大行业用水量占全国工业用水量的79.1%。

水在生态环境保护方面还发挥着重要作用。在生态环境脆弱地区，生态用水必须优先得到满足；否则会导致生态环境的恶化。生态用水是一个宽泛的概念，如河流水质保护、水土保持、水热平衡、植被建设、维持河流水沙平衡、维持陆地水盐平衡、保护和维护河流生态系统的生态基流、回补超采地下水所需水量、城市绿地用水等都属于生态用水范畴。按照国际通行标准，河流水资源的利用率不应超过40%，而我国黄河的利用率已达到70%以上，海河水资源的利用率接近90%。对河流水资源的过度利用使生态用水被严重挤占，使河流维持生态平衡的功能减弱，流域生态环境恶化。生态用水的功能还包括维持河流物种的生存繁衍和稀释城乡排放的工农业和生活废水等。从人与自然的关系角度看，以挤占生态用水发展经济的做法严重违背自然规律，会受到大自然的惩罚和报复。

二、水文灾害及其分类

1.水文灾害的概念

地球上的水并非静止不动，在太阳辐射、地球重力等的作用下，通过水的蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗和径流等环节，不断地发生相态转换和空间位置的转移过程，称为水分循环，又叫水文循环，简称水循环。水圈内各水体在循环运动过程中发生异常运动和变化，对人类生命、财产和人类生存发展环境造成危害的事件称为水文灾害，即水圈内水体性质、水量和运动异常形成的灾害。世界各地每年都要遭受程度不同的水文灾害，中国更是一个饱尝水患之苦的国家，从公元前206年到1949年，共发生1029次较大的洪涝灾害，平均两年一次。

水文灾害不是通常人们讲的“水灾”，通常所讲的水灾（洪涝灾害）包括洪灾、涝灾和渍灾。洪灾是指因河流泛滥淹没田地所引起的灾害。涝灾是指因积水过多而造成的灾害。渍灾是指因地下水位过高或连续阴雨致使土壤过湿而危害作物正常生长的灾害。也有学者认为水灾是指由水带来的灾害，包括水多、水少、水脏3种灾害。水多，即因天然降雨量过多引发的洪水（涝）灾害；水少，即因天然降水量过少引发的干旱灾害；水脏，即人类生活用水或环境用水受到污染而对人类身心健康带来的严重不良影响。

2.水文灾害的分类

水文灾害多种多样，可以从不同角度按不同标准进行分类。根据其空间分布范围分为陆地水文灾害（洪灾、涝灾、内渍、地下水位下降、冰川退缩、水体污染、淡水荒等）和海洋水文灾害（风暴潮、海啸、海浪、海冰、海侵、厄尔尼诺现象、海平面升高等），陆地水文灾害也可分为河流水文灾害、湖泊水文灾害、冰川水文灾害、地下水水文灾害等。根据其成因可分为自然水文灾害和人为水文灾害；根据其发生过程的快慢可分为突发性水文灾害和缓发性水文灾害；根据其连发性可分为原生水文灾害和次生水文灾害；还可以按灾情程度、发生年代等进行分类。

三、水文灾害的基本特征

水在循环过程中存在和运动的各种形态统称为水文现象。水循环过程中，水的存在和运动的各种形态统称为水文现象，如河湖中的水位涨落、冰情变化、冰川进退、地下水的运动和水质变化等。水文现象在各种自然因素和人类活动的影响下，在时程变化上存在着周期性与随机性，在地区分布上存在相似性与特殊性。灾害性的水文现象和过程同样具有这些性质。

1.周期性

由于水文现象的发生具有一定的周期性，灾害性的水文现象和过程也具有一定的周期性变化规律。例如，淮河流域在1887年、1909年、1931年、1954年和1975年都发生过特大洪涝灾害，其周期大约为22年，与太阳黑子活动的双周期一致。

2.随机性

由于影响水文现象和过程的因素众多，再加上各因素本身及其组合在时间上也在不断地变化，每次发生的水文灾害的大小量级和时间不会完全重复，具有偶然性。例如，长江流域每年都要发生程度不同的洪涝灾害，但每年发生的洪涝灾害量级大小、时间早晚、持续时间、影响范围都会有较大差异。

3.区域性

每种水文灾害都发生于特定的区域，有其特定的发生条件和诱发因素。不同区域，其气象气候因素、地形地貌条件、社会经济条件和区域防灾抗灾能力不同，水文灾害发生的种类、强度和危害程度不同。