什么是山洪?一位土木工程师为你解读

Flash floods can be deadly and destroy infrastructure and property.
Flash floods can be deadly and destroy infrastructure and property.Image: Unsplash/Wade Austin Ellis
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  • 强降雨或过量降雨可能引发一种称为山洪的特定洪水。

  • 山洪通常在降水事件发生后不久出现,可能冲走汽车、将建筑物从地基上移开,甚至造成致命后果。

  • 规划者和工程师重新审视未来的基础设施至关重要,尤其是气候变化预计会加剧未来风暴事件的强度。

山洪是洪水的一种特定类型,发生在降水事件之后的一段短时间内——通常不到六小时。山洪通常由强降雨或过量降雨引发,常发生在河流或湖泊附近,但也可能发生在附近没有水体的地方。

山洪会发生在乡村和城市地区,例如2022年7月下旬的圣路易斯和肯塔基州东部洪灾。当某地降雨量超过地面吸收能力,或降雨落在大量混凝土、沥青等不透水表面上,阻碍地面吸收降水时,雨水无处可去,水位便可能迅速上涨。

如果某地近期下过雨,土壤可能已饱和,无法再吸收更多水分。干旱之后也可能发生洪水,因为土壤过于干燥、板结,无法吸收降水。山洪在沙漠地貌中很常见,尤其是强降雨之后;在坚硬基岩上方土层较浅、土壤吸雨能力受限的地区也很常见。

水会向低处流,因此雨水会流向可能路径中的最低点。在城市地区,这通常是低洼地带的街道、停车场和地下室。在阿巴拉契亚等地势陡峭的乡村地区,山洪可能使溪流和河流变成汹涌的洪流。

山洪常常让人猝不及防,尽管天气预报员和应急人员会努力发出警告并帮助社区做好准备。这些事件可能冲走汽车,甚至将建筑物从地基上移开。

山洪期间保障安全的最佳方式,是了解危险并做好应对准备。低洼地区都有洪水风险,无论洪水来得缓慢还是迅速,也无论身处城市还是乡村。

了解在哪里可以获取所在地区最新的天气信息至关重要。如果你在户外遇到积水路段,例如被水淹没的道路,等待水位退去,或掉头寻找更安全的路线,始终是更安全的做法。不要试图涉水通过。洪水可能比看起来流速更快、力量更强,因此也更加危险。

为更潮湿的未来建设

工程师设计雨洪控制系统,以减少降雨造成的损害。涵洞输送雨水,并帮助控制水流方向,通常将水引至道路和铁路下方,使人员和货物能够继续安全通行。雨洪蓄水池和滞洪池用于蓄水,待洪水退去后再择时排放。

许多城市也在采用绿色基础设施系统,例如雨水花园、绿色屋顶和透水路面,以减少山洪。恢复湿地也有助于减轻河流和溪流沿岸的洪水影响。

我们用于设计这些设施的标准和规范,往往依据工作地点的历史降雨数据。工程师利用这些信息计算涵洞、蓄水池或其他结构需要多大规模。我们总会预留一定的富余容量,以应对异常严重的洪水。

然而如今,美国许多地区正经历更强烈的风暴事件,短时间内就会有大量降雨落在某地。最近圣路易斯和肯塔基州的洪灾,其规模在统计上都属于预计每隔1,000年才会在这些地区发生一次的洪灾。

我们预计,随着气候变化,这一趋势将持续下去;这意味着规划者和工程师需要重新考虑未来如何设计和管理基础设施。但要预测未来风暴事件在某个地点发生的频率或强度并不容易。气候预测显示,强风暴事件极有可能增多;然而在资金还面临其他竞争需求的情况下,按最坏情况设计和建设并不具备成本效益。

目前,工程师、水文学家及其他相关人员正在研究如何更好地规划未来,包括模拟洪水事件和发展趋势,以帮助社区提升韧性。这需要更多且更新的数据,以及能够更好适应预期未来状况的设计标准。

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