大家都知道，大坝不是修得越高越大越好，对于防洪而言，高大自然保险，但不必要的高大势必形成浪费，所以，大坝修建都要依据事先确定的设计洪水来进行。而目前关于河流洪水的研究，由于边界条件复杂，从洪水成因进行水文分析计算尚难以实用。统计理论的方法仍是目前进行洪水计算的主要方法。而统计的准确性主要决定于资料系列的长短。我国大江大河实测水文资料最长不过130年(个别河流的个别站点)。对于确定千年万年一遇洪水的量值，百年的资料系列是不充分的。然而我国历史上有丰富的洪水记载，因此，历史洪水研究成为延长水文资料系列的主要手段。举例来说，目前正在进行的长江三峡水利枢纽所依据的设计水文指标，正是历史水文的研究成果。长江三峡防洪设计是以在出现1870年(同治九年)洪水时荆江大堤不决口为前提的。

    (一)洪水位调查

    1870年曾出现世界范围的洪水，在欧洲第伯尔河罗马站发生了2000年来两次最大洪水之一。我国长江上中游也发生了罕见的特大洪水，嘉陵江中下游，长江干流重庆至宜昌河段出现了数百年来最高洪水位。合川、涪陵、丰都、忠县、万县、奉节、巫山、宜昌等沿江城市遭到灭顶之灾。由于这一年洪水特别大，发生时间不太远，资料比较容易收集，因此，为了满足流域防洪规划和工程设计的要求，自1952年起，长江水利委员会对这场洪水曾先后组织了七次较大规模的野外实地调查。对1870年洪水研究的主要内容有洪峰流量确定、洪水涨落过程、洪水总量计算和洪水稀遇程度评估等。其中以洪峰流量和洪水稀遇程度研究为重点。
有关这次洪水的文献资料很多，记载的内容有的也很具体，例如《万县志采访事实》中详细记录了这场洪水逐日的涨水过程。此外，在长江干支流上还调查到500多个洪痕点据，在合川、北碚、江北、巴县、涪陵、忠县、丰都、万县、奉节、云阳、巫山、宜昌等地发现90多处洪水题刻。题刻内容大部分为记述最高水位的高程和发生日期，部分还有对洪水涨落过程的描述。这些题刻为确定1870年最高洪水位提供了可靠的实物依据。在上海海关还发现当年汉口海关实测水位记录，收集到当年欧亚地区气温、气压、降水等气象资料，为研究工作提供了丰富的史料依据。

    (二)洪峰流量的推算

    洪峰流量的计算主要根据曼宁公式。因此首先要确定洪水糙率和水面比降。洪水调查得到了九十多处最高洪水位题刻，有条件将调查所得的测点连成洪峰水面线。连线证明，历史题刻所反映的水面线是合理的和准确的(见图6-1)。其次，选取断面水力要素稳定的宜昌站，并认为该断面水力要素在近百年的时间里没有变化，可以直接应用于1870年流量计算，其误差很小。求得诸水力要素后，用曼宁公式计算洪峰流量的大小。此外又采用简化不稳定流法、控制曲线法、分部流速延长法等方法计算洪峰流量。几种计算结果相去不远，起到相互校核的作用①。现将1870年主要河段洪峰流量以及近期出现的1981年大洪水的洪峰流量一并列出，以资比较②。见表6-1。

    ①苏联壁，长江1870年洪水的初步探讨，人民长江，1958年第3期。
    ② 胡明思、骆承政，中国历史大洪水(下)，中国书店，1992年，第181～260页。

图 6-1 长江干流李庄至汉口河段1870，1905，1954年历史洪水位线

    (三)洪水稀遇程度的研究

    沿江各市县方志中对1870年洪水稀遇程度多有描述。如《涪州志》记载：“(同治)九年六月十六至二十日江盛涨，水入城，江岸南北漂没居民无数，此数百年未见之灾也。”《云阳县志》记载：“张桓侯庙(张飞庙)在县治对岸飞凤山麓，其来已久，未审创建年。宋宣和间刑曹似尝更修之，清嘉庆中……又修之。同治九年大水庙圮。”从云阳这座古建筑物的冲塌可以证明，这年大水是宋宣和年间(1119～1125)至同治九年(1870)约750年中的最大洪水。

    又根据四川忠县附近比较集中的历史洪水题刻的洪水高程，将历次大洪水按大小序位排列如表6－2。
 
    由表6－2可见，1870年洪水水位在1153年以来的历次大洪水中位居第一。它的稀遇程度可以认为是七百多年来最大的一次洪水。

    1870年历史水文研究的结果是：本年大洪水宜昌站最大洪峰流量105 000秒立米，30天洪水总量为1650亿立方米。据此，长江三峡水利枢纽防洪标准定为：遭遇类似1870年历史特大洪水时，配合分蓄洪区的运用，保证荆江河段的行洪安全，防止南北岸堤防发生漫溢或溃决。历史水文研究最终成为三峡工程设计的依据。

    (四)历史洪水研究的特点和效益

    第一，这种研究需要多学科的相互配合，例如历史学、考古学、地貌学、水文学等的配合；

    第二，由于研究成果将作为大型水利工程建设的依据，研究工作的深度和所涉及的广度较大，并且需要应用不同的考据和计算方法，从各个侧面进行研究；并将成果进行相互比勘和验证；

    第三，历史洪水研究花费较大，但其效益却更加显著。首先，它是水利工程建设和减灾研究的基础数据，使得建立在它的基础上的工程规模更加经济和有效，其经济效益和社会效益之大是难以估量的。其次，当前分布在全国各江河上的水文测量站点共有二万多处，这些站点每年测得的只是该年的水文值。而历史洪水的研究成果，往往可以把某条河流的水文记录向上延展数百年甚至一千多年，而所取得的远年极值资料尤为珍贵。历史洪水研究的花费比起水文测验的投入是微不足道的，更可见其显著的经济效益和社会效益。