洪水

洪水は、降雨や雪解け水が浸透や流出よりも速く供給される場合、平坦地や低地で発生する可能性があります。余剰水はそこに蓄積され、時には危険な深さまで達します。地下水位が浅い氾濫原や、1回または一連の激しい嵐による豪雨の場合、地表土壌が飽和状態になり、浸透が事実上停止します。また、凍結した地面、岩、コンクリート、舗装、屋根を通しての浸透も遅く、ほとんどありません。地表流の速度は地表の傾斜に依存するため、氾濫原などの平坦地や、河川に接続されていない局所的な窪地で、面状洪水が発生します。内陸盆地では、降水量が蒸発量を上回る期間に面状洪水が発生することがあります。^{[ 12 ]}

洪水は、湿潤地帯の小さな一時的な小川から、乾燥地帯の普段は乾いている水路、そして世界最大の河川に至るまで、あらゆる種類の河川や水路で発生します。耕作地で地表流が発生すると、流出水によって堆積物が巻き上げられ、浮遊物または底質として運ばれるため、泥水洪水となることがあります。地滑り、氷、瓦礫、ビーバーダムなどの排水障害物によって、局地的な洪水が発生したり、悪化したりすることがあります。

緩やかに水位が上昇する洪水は、流域面積の広い大河川で最もよく発生します。流量の増加は、持続的な降雨、急速な雪解け、モンスーン、または熱帯低気圧によって引き起こされる可能性があります。しかし、大河川は流域面積は大きいものの河川幅が狭い場合があり、その流域の狭い範囲で降雨量が非常に集中する可能性があるため、乾燥地帯では急激な洪水が発生することもあります。

ミネソタ州、ノースダコタ州、マニトバ州の北部レッドリバーバレーのような極めて平坦な地域では、河川と地域が混在する洪水の一種が発生することがあり、地元では「地表洪水」として知られています。これは「表面流出」と定義される「地表流」とは異なります。レッドリバーバレーはかつてアガシス湖によって形成された氷河湖底であり、全長550マイル（890km ）にわたって、河川の標高差はわずか236フィート（72m ）で、平均勾配は約5インチ/マイル（または8.2cm/キロメートル）です。^{[ 13 ]}この広大な地域では、春の雪解けは場所によって速度が異なり、冬の降雪量が多かった場合、急速な雪解けによって支流の堤防から水が押し出され、河川の下流の地点、あるいは完全に別の河床へと地表を流れることがあります。地表洪水は、予測不可能で、驚くほどの速さで突然発生し、平坦な土地では何マイルにも及ぶことがあるため、甚大な被害をもたらす可能性があります。こうした特性こそが、地表洪水を単なる「地表流」と区別する点です。    

鉄砲水を含む急激な洪水は、より小さな川、急な谷のある川、その長さの大部分が不透水性の地形を流れる川、または通常は乾燥している水路でより頻繁に発生します。原因は、局地的な対流性降水（激しい雷雨）またはダム、地滑り、または氷河の背後に作られた上流の貯水池からの突然の放流である可能性があります。ある事例では、日曜日の午後に狭い峡谷にある人気の滝で水を楽しんでいた8人が鉄砲水で死亡しました。降雨は観測されていませんでしたが、流量はわずか1分で毎秒約50立方フィートから1,500立方フィート（1.4から42^立方メートル/秒）に増加しました。^{[ 14 ]}同じ場所で1週間以内に2回のより大きな洪水が発生しましたが、その日は誰も滝にいませんでした。致命的な洪水は、急なむき出しの岩の斜面が一般的で、薄い土壌がすでに飽和していた流域の一部で発生した雷雨が原因でした。  

鉄砲水は、乾燥地帯の普段は乾いている水路（米国南西部ではアロヨ、その他の地域では様々な名称で呼ばれる）で最も一般的な洪水形態です。このような環境では、最初に到達する洪水は砂質の川床を濡らすことで水位が低下します。そのため、洪水の先端は、後から来る増水した水よりもゆっくりと進みます。結果として、洪水が下流に進むにつれて、水位上昇曲線の上昇速度はどんどん速くなり、最終的には流量が非常に大きくなるため、土壌を濡らすことによる水位低下は無視できるほどになります。

沿岸地域は、高潮と海上の高波が重なって洪水防御施設を越える波や、深刻な場合には津波や熱帯低気圧によって浸水する可能性があります。熱帯低気圧または温帯低気圧による高潮は、このカテゴリーに該当します。高潮とは、「予測される天文潮位を超えて嵐によって発生する追加の水位上昇」です。^{[ 15 ]}気候変動の影響（例えば、海面上昇や異常気象の増加）と沿岸地域に住む人口の増加により、沿岸洪水による被害は深刻化し、より多くの人々が影響を受けています。^{[ 16 ]}

河口域の洪水は、一般的に、風と低気圧によって引き起こされる高潮と、上流の河川の増水とがぶつかり合う大きな波が複合的に作用することによって発生する。

本来なら乾燥しているはずの土地を意図的に水没させることは、農業、軍事、または河川管理の目的で行われることがある。これは水利工学の一形態である。多くの国では、半水稲の栽培のために水田を準備する際に、農業用の水没が行われることがある。

河川管理のための洪水は、洪水時に河川の洪水を、このように犠牲にされる地域よりも価値が高いと考えられる地域の上流に迂回させる形で行われることがあります。これは、臨時に行われる場合もあれば、^{[ 18 ]}恒久的に行われる場合もあります。恒久的な例としては、オランダの河岸堤防にある、意図的に低くされた部分であるいわゆるオーバーラーテン（文字通り「越流」）があり、北ブラバントのガッセル村とリンデン村の間にあるマース川左岸堤防のビールセ・オーバーラートなどが挙げられます。

軍事的な浸水は、敵の移動を妨害することを目的とした障害物を戦場に作り出す。^{[ 19 ]}これは攻撃目的と防御目的の両方で行われる可能性がある。さらに、使用される方法が水力工学の一形態である限り、制御された浸水と制御されていない浸水を区別することが有用かもしれない。制御された浸水の例としては、オランダ共和国とその後継国家のオランダにおける浸水^{[ 20 ] [ 21 ]}があり、オランダの2つのホランディック・ウォーター・ライン、アムステルダム・ステリング、フリースラント・ウォーター・ライン、アイセル・ライン、ピール・ラーム・ライン、およびグレッベ・ラインがその例である。

軍事的な浸水が制御されているとみなされるためには、民間人の利益を考慮し、彼らにタイムリーな避難を許可し、浸水を可逆的なものにし、浸水による悪影響を最小限に抑える努力をしなければならない。浸水が長期間続く場合、その影響は水文地質学的にも悪影響を及ぼす可能性がある。^{[ 22 ]}

制御不能な洪水の例としては、八十年戦争初期の第二次ライデン包囲戦^{[ 23 ]}、第一次世界大戦中のイゼル平原の洪水[ ^{24 ]}、第二次世界大戦中のワルヘレン島の洪水、およびウィーリンゲル湖の洪水などが挙げ^られる。

河川の氾濫は、多くの場合、大雨によって引き起こされ、時には雪解け水によってさらに悪化する。ほとんど、あるいは全く前触れなく急速に水位が上昇する洪水は、鉄砲水と呼ばれる。鉄砲水は通常、比較的狭い範囲に集中した豪雨、あるいはその地域が既に以前の降雨によって飽和状態にあった場合に発生する。

自然降水や制御された、あるいは制御されていない貯水池からの放水によって排水路に到達する水の量、場所、タイミングによって、下流地点での流量が決まります。降水の一部は蒸発し、一部は土壌をゆっくりと浸透し、一部は一時的に雪や氷として隔離され、一部は岩、舗装、屋根、飽和または凍結した地面などの表面から急速に流出する可能性があります。降水のうち排水路にすぐに到達する割合は、乾燥した平地での小雨の場合はゼロから、積雪上の暖かい雨の場合は最大170パーセントまで観測されています。^{[ 27 ]}

ほとんどの降水記録は、一定の時間間隔内に観測された水の深さの測定値に基づいています。関心のある降水閾値の頻度は、観測が可能な全期間内でその閾値を超える測定値の数から決定できます。個々のデータポイントは、各測定深度を観測間の時間間隔で割ることによって強度に変換されます。降雨イベントの継続時間が測定値が報告される一定の時間間隔よりも短い場合、この強度は実際のピーク強度よりも小さくなります。対流性降水イベント（雷雨）は、地形性降水よりも継続時間の短い嵐イベントを引き起こす傾向があります。降雨イベントの継続時間、強度、および頻度は、洪水予測にとって重要です。短時間の降水は、小さな流域内の洪水にとってより重要です。^{[ 28 ]}

洪水規模を決定する上で最も重要な上流側の要因は、対象地域の上流にある流域の土地面積です。降雨強度は、約30 平方マイルまたは 80 平方キロメートル未満の流域では 2 番目に重要な要因です。主要河川の勾配は、より大きな流域では 2 番目に重要な要因です。河川勾配と降雨強度は、それぞれ小規模流域と大規模流域で 3 番目に重要な要因になります。^{[ 29 ]}

集中時間とは、上流の排水区域の最も遠い地点からの流出水が、対象区域の洪水を制御する排水路の地点に到達するのに必要な時間のことです。集中時間は、対象区域におけるピーク降雨の臨界継続時間を定義します。^{[ 30 ]}屋根や駐車場の排水構造物の場合、激しい降雨の臨界継続時間はわずか数分かもしれませんが、河川流域の場合は数日間の累積降雨が臨界となります。

下り坂を流れる水は最終的に下流の状況に遭遇し、流れが遅くなります。沿岸の洪水地帯における最終的な制限は、多くの場合、海または自然の湖を形成する沿岸の洪水砂州です。洪水の低地では、潮汐変動などの標高の変化が沿岸および河口の洪水の重要な決定要因となります。津波や高潮などの予測しにくい事象も、大きな水域の標高の変化を引き起こす可能性があります。流れる水の高さは、流路の形状、特に流路の深さ、流速、および流路内の堆積物の量によって制御されます^{[ 29 ]。}橋や峡谷などの流路の制限は、制限より上の水位を制御する傾向があります。排水路の特定の区間の実際の制御点は、水位の変化に伴って変化する可能性があり、より遠い点がより高い水位を制御するまで、より近い点が低い水位を制御する可能性があります。

洪水流路の有効形状は、植生の発達、氷や瓦礫の堆積、あるいは洪水流路内における橋梁、建物、堤防の建設によって変化する可能性がある。

多くの河川では周期的に洪水が発生し、その周辺地域は氾濫原と呼ばれる。降雨量が比較的少ない場合でも、ハリケーンなどの強風によって湖や湾の岸辺が浸水することがある。

極端な洪水は、異常に激しい暖かい降雨によって大量の積雪が溶け、流氷によって水路が塞がれ、ビーバーダムのような小さな貯水池が解放されるなど、偶然の出来事によって発生することが多い。^{[ 34 ]}偶然の出来事によって、障害物のない排水路内を流れる降雨流出のみを考慮した単純な統計的予測モデルから予想されるよりも、広範囲にわたる洪水が頻繁に発生する可能性がある。 ^{[ 35 ]}大量の流れが根こそぎになった木質の植生や、ボートや鉄道設備を含む洪水で損傷した構造物や車両を移動させると、堆積物による水路形状の変更がよく発生する。2010 ～2011年のクイーンズランド洪水時の最近の現地測定では、流速、水深、または比運動量のみに基づく基準では、流速と水深の変動によって引き起こされる危険を考慮できないことが示された。^{[ 36 ]}これらの考慮事項は、流れの動きによって巻き込まれる大きな堆積物に関連するリスクをさらに無視している。^{[ 37 ]}

世界中で数多くの洪水が発生し、インフラ、自然環境、人命に壊滅的な被害をもたらしている。^{[ 38 ]}

洪水は人間の社会に壊滅的な影響を与える可能性があります。世界中で洪水の発生頻度と深刻度が増加しており、社会へのコストが増加しています。^{[ 38 ]}

壊滅的な河川洪水は、ダムの崩壊など、主要なインフラの故障によって引き起こされることが多い。また、地滑り、地震、火山噴火による排水路の変化によっても引き起こされることがある。例としては、河川氾濫や泥流などが挙げられる。津波は壊滅的な沿岸洪水を引き起こす可能性があり、その多くは海底地震によって引き起こされる。

洪水の主な影響には、人命の損失や、橋、下水道、道路、運河などの建物やその他の構造物への被害が含まれます。洪水による経済的影響は深刻なものになる可能性があります。^{[ 10 ]}

毎年、洪水は各国に数十億ドル相当の被害をもたらし、人々の生活を脅かしています。^{[ 41 ]}その結果、洪水は世界中の脆弱な人々にとって重大な社会経済的脅威にもなっています。^{[ 41 ]}例えば、2007年のバングラデシュでは、洪水により100万戸以上の家屋が破壊されました。また、米国では毎年、洪水により70億ドル以上の被害が出ています。^{[ 42 ]}

洪水は通常、農地を水没させ、土地を耕作不能にし、作物の植え付けや収穫を妨げ、人間と家畜の両方の食糧不足につながる可能性があります。極端な洪水状況では、国の収穫​​全体が失われることもあります。一部の樹種は、根系が長期間水没すると生き残れない可能性があります。^{[ 43 ]}

人が住む地域での洪水は、被災した地域に重大な経済的影響も及ぼします。米国では、業界の専門家は、地下室が浸水すると不動産価値が10～25%低下し、住宅を購入しない主な理由の一つとして挙げられると推定しています。^{[ 44 ]}米国連邦緊急事態管理庁（FEMA）によると、小規模企業の約40%は洪水災害後に営業を再開しません。^{[ 45 ]}米国では、住宅と企業の両方に対する洪水被害に対する保険が利用可能です。^{[ 46 ]}

観光客の一時的な減少、復旧費用、食糧不足による価格上昇などによる経済的困難は、深刻な洪水の一般的な後遺症である。被災者への影響は、特に死者、重傷者、財産損失が発生した場合、心理的なダメージをもたらす可能性がある。

洪水に直接関連する死亡事故は、通常、溺死が原因です。洪水時の水深は非常に深く、流れも速いためです。^{[ 47 ]}死亡原因は溺死だけではなく、脱水症状、熱中症、心臓発作、その他医療物資の供給が困難な病気も関係しています。 ^{[ 47 ]}

洪水が発生すると、負傷により罹患率が非常に高くなることがあります。負傷は、洪水に直接巻き込まれた人だけでなく、救助隊や物資を運ぶ人にも影響します。負傷は、洪水の前、最中、後にも発生する可能性があります。^{[ 47 ]}洪水中は、落下する瓦礫や水中の多くの高速で移動する物体によって事故が発生します。洪水後の救助活動では、多数の負傷者が発生する可能性があります。^{[ 47 ]}

水によって運ばれる多くの病原体や細菌のために、伝染病が増加します。コレラ、A型肝炎、E型肝炎、下痢性疾患など、水系感染症は数多くあります。洪水時には清潔な水が不足するため、胃腸疾患や下痢性疾患が非常に多く発生します。洪水が発生すると、清潔な水の供給源が汚染されることがよくあります。A型肝炎とE型肝炎は、洪水の場所や地域社会の洪水への備えの程度にもよりますが、水や住居の衛生状態の悪さのために多く発生します。^{[ 47 ]}

洪水が発生すると、人々は作物、家畜、食料備蓄のほぼすべてを失い、飢餓に直面する可能性があります。^{[ 48 ]}

洪水は送電設備、時には発電設備にも被害を与えることが多く、停電によって連鎖的な影響が生じます。これには、飲料水処理施設や給水設備の停止が含まれ、飲料水の供給停止や深刻な水質汚染につながる可能性があります。また、下水処理施設の停止も引き起こす可能性があります。洪水によって清潔な水が不足し、人間の下水が混入すると、水系感染症のリスクが高まります。洪水の場所によっては、腸チフス、ジアルジア症、クリプトスポリジウム症、コレラなど、さまざまな病気が発生する可能性があります。

道路や交通インフラの損傷により、被災者への支援物資の輸送や緊急医療の提供が困難になる可能性がある。

洪水は家屋を慢性的に湿った状態にし、室内のカビの発生につながり、特に呼吸器症状などの健康被害を引き起こす可能性があります。^{[ 49 ]} 災害発生後には呼吸器疾患がよく見られます。これは、災害後に発生する水害とカビの量によって異なります。研究によると、沿岸部や湿地帯に住む人々では、湿気とカビへの曝露による呼吸器系の健康被害が30～50%増加するとされています。家の中の真菌汚染は、アレルギー性鼻炎や喘息の増加と関連しています。^{[ 50 ]}洪水が収まった後に残る静止水のために、媒介生物媒介性疾患も増加します。媒介生物媒介性疾患には、マラリア、デング熱、ウエストナイル熱、黄熱病などがあります。^{[ 47 ]}洪水は、被災者の心理社会的健全性に大きな影響を与える可能性があります。人々はさまざまな損失とストレスに苦しんでいます。長期的な健康問題の中で最も多く治療されている病気の一つは、洪水とそれに伴うあらゆる悲劇によって引き起こされるうつ病である。^{[ 47 ]}

米国では、国立気象局が洪水に対して「引き返せ、溺れるな」というアドバイスを出しています。つまり、洪水地帯を渡ろうとするのではなく、そこから避難することを推奨しています。最も基本的なレベルでは、洪水に対する最善の防御策は、洪水危険区域に居住することによる予見可能なリスクと利点のバランスを取りながら、価値の高い用途のために高台を探すことです。^{[ 59 ]： 22-23}病院、緊急オペレーションセンター、警察、消防、救助サービスなどの重要なコミュニティ安全施設は、洪水のリスクが最も低い地域に建設されるべきです。橋などの構造物は、洪水危険区域にどうしても設置しなければならないため、洪水に耐えられるように設計する必要があります。洪水のリスクが最も高い地域は、洪水が差し迫っているときに人々がより安全な場所に避難する際に一時的に放棄できる価値の高い用途に利用することができます。

洪水対策の計画には、以下のような多くの分析と工学的側面が含まれます。

• 過去および現在の洪水水位と浸水地域の観測、
• 統計的、水文学的、および水理学的モデル解析、
• 将来の洪水シナリオのために浸水地域と洪水水位をマッピングする、
• 長期的な土地利用計画と規制、
• 洪水制御または洪水耐性構造物の工学的設計および建設、
• 中期的な監視、予測、緊急対応計画、および
• 短期的な監視、警報、および対応活動。

それぞれのテーマは、時間、空間、関係者の範囲と規模が異なるものの、関連性のある異なる問題を提起する。氾濫原で作用するメカニズムを理解し、管理しようとする試みは、少なくとも6000年前から行われてきた。^{[ 60 ]}

米国では、州洪水管理協会が、洪水によって引き起こされる現在および将来の損失、費用、および人々の苦しみを軽減し、洪水氾濫原の自然で有益な機能を保護するための教育、政策、および活動を推進しており、これらすべては悪影響を引き起こすことなく行われています。^{[ 61 ]}米国における災害軽減のベストプラクティスの事例集は、連邦緊急事態管理庁から入手できます。 ^{[ 62 ]}

洪水後の清掃活動は、作業員やボランティアに危険をもたらすことが多い。潜在的な危険には、電気的危険、一酸化炭素への曝露、筋骨格系の危険、熱中症や寒冷ストレス、自動車関連の危険、火災、溺水、有害物質への曝露などがある。浸水した災害現場は不安定なため、清掃作業員は、鋭利な破片、洪水中の生物学的危険物、露出した電線、血液やその他の体液、動物や人間の遺体などに遭遇する可能性がある。洪水災害の計画と対応において、管理者は作業員にヘルメット、ゴーグル、厚手の作業用手袋、ライフジャケット、つま先と中敷きがスチール製の防水ブーツを提供する。^{[ 63 ]}

洪水リスクとは、特定の危険や脆弱性に基づいて、洪水が個人、財産、自然景観に及ぼすリスクと定義できます。洪水リスクの程度は、必要となる緩和戦略の種類や実施方法に影響を与える可能性があります。^{[ 77 ]}

世界の人口の大部分は主要な海岸線の近くに住んでおり、^{[ 9 ]}多くの主要都市や農業地域は氾濫原の近くに位置している。^{[ 10 ]}気候変動により、沿岸洪水や河川洪水が増加する重大なリスクがある。^{[ 11 ]}