瀑布

瀑布（Waterfall^[1]），又称为“跌水”“河落”（Falls），通常指河流或溪水经过河床纵断面的显著陡坡或悬崖处时成垂直或近乎垂直地倾泻而下的水流景观。^[2][5][6]国内外著名瀑布众多。其中，贵州黄果树瀑布、黄河壶口瀑布和镜泊湖吊水楼瀑布被称为“中国三大瀑布”风景区；^[7]尼亚加拉瀑布、维多利亚瀑布和伊瓜苏瀑布被称为世界三大瀑布。^[8]

瀑布是在地球内力和外力共同作用下形成的。由断层或凹陷等地质构造运动和火山喷发等地表变化致使流动的地表水突然垂直或近于垂直地跌落，就形成了瀑布；另外，流水对岩石的侵蚀和溶蚀、冰川切入山谷也可以造成很大的地势落差，从而形成瀑布。^[2][9]瀑布的规模主要取决于地势落差和水量。由于对瀑布定位的不同，在划分类型时标准也较为多样，通常会按照成因、景观特征等标准，将瀑布划分为人工瀑布、自然瀑布；河流瀑布、山岳瀑布和洞穴瀑布等类型。^[7][10][11]

瀑布具有自然景观和资源双重属性，在小型水力水电开发、旅游事业发展及进行水工试验等方面都有重大的经济价值。^[12]瀑布作为一种能够转换的可利用绿色能源，是一个很稳定的优质能源，可以建立水电站，充分利用水流垂直落差所产生的能量，发出巨大的电能。^[13][6][14]此外，瀑布也具有极高的旅游吸引力，能够将山水景观完美结合，提供形态、声势和色彩的综合体验，对旅游业发展有着极大的推动作用。^[15]

瀑布通常被定义为河流中天然的飞水悬流现象。在汉语中，“瀑布”一词是由“飞泉悬水”称为“瀑”和“匹练下垂”状如“布”的组合，突出了其外观特征。具体的定义有多个，大体相同，例如美国地质研究所的《地质学辞典》将瀑布定义为“河水在河道显著、突然的中断处，呈垂直的或十分陡的悬空降落”。^[12]

地质学上，把瀑布定义为“溪涧河流经过直立或近乎直立的‘悬崖式’河床段时产生的一种河水倾泻现象”，规模较小时称作“跌水”，规模大时就称瀑布。^[16]

瀑布是由地球内力和外力共同作用而形成。瀑布本身属外营力的一种，但其形成却以内营力作用为主，表现在大部瀑布都与断层或节理有关；外营力表现在经地壳运动抬升不久的幼年期地形上瀑布最多。地壳强烈抬升致流水强烈下切，便会出现大量瀑布。构成瀑布的三要素为落差、宽度和水量。^[10][17]

在河流的生命周期中，瀑布是一种暂时性的特征，由于受瀑布的落差、水量、岩石的种类和结构以及其他一些因素的影响，瀑布最终会消失。有瀑布的地方，河流总是会向上游方向侵蚀，力图把高处削平，让河道趋于平缓。河水流速越快，对河道、河岸的侵蚀力也就越强。河流不断瓦解瀑布的上部，让岩层破碎、跌落，于是瀑布的位置就逐渐向上游方向退缩，瀑布的落差也随之减小了。在一些情况下，瀑布的位置会因为悬崖或者陡坎被水流冲刷，而向上游方向消退；而在另一些情况下，这种侵蚀作用又倾向于向下深切并斜切包含有瀑布的整个河段。随着时间的推移，这些因素的任何一个或两个在起作用，瀑布就会逐渐消失。^[2][17]地球很多大瀑布都有明显的“后退”趋势。比如尼亚加拉大瀑布，如今的落差大约为50米，根据岩层推断，以前的位置在下游处，落差可能有100米，该瀑布每年向上游退后1米多，落差在减小。按这个速度，再过5万年，尼亚加拉大瀑布将会彻底消失。^[17]

瀑布的形成与岩石性质、地质构造、地貌及冰川作用等都有着密切的关系。^[18]

在河流地貌发育阶段中，幼年期河流以冲刷作用为主，可能形成峡谷陡崖和瀑布；壮年期河流旁触力量增大，原有瀑布可能后退甚至消失；老年期河流以沉积作用为主，地形平坦，不太可能形成瀑布。石灰岩喀斯特地区常有暗河、漏斗等存在，而漏斗大多与暗河相连，地面水流一遇漏斗即侵入地下，成为瀑布。^[18]

岩石差异侵蚀

在流水的侵蚀和溶蚀等外力作用下，由于河床的岩石质地不一致，在岩石软硬不一的河床上，组成河床底部的岩石软硬程度不一致，被河水严重冲击侵蚀形成陡坎，坚硬的岩石则相对悬垂起来，河水流经此处飞泻而下形成瀑布；较松软的岩石易被流水侵蚀，亦会形成高低差异较大的地势而成为瀑布。^[9][2]

海岸侵蚀

在河流入海处，如果海岸被侵蚀的速度很快，高出海面的河床会“悬置”在海岸上，从而形成瀑布。^[18]

地壳运动

诸如断层、凹陷等地质构造运动造成的地表高差的突然变化，河水在这些地带突然近于垂直地跌落，于是就形成了瀑布，这种瀑布主要以内力作用为主导因素而形成。^[2]亦或者地震引起山崩地裂，山崖河岸崩坍堵塞河流，形成堰塞湖，湖水溢出形成瀑布。^[18]

火山活动

火山顶端积水成湖，湖水溢出形成瀑布。火山喷发的岩浆或地震引起的山崩堵塞河道，形成天然堤坝，导致瀑布形成。^[18]

岩石性质

不同的岩石由于矿物成分与粗细结构的不同而各有其特性。因而具有不同的抵抗风化侵蚀的能力。抵抗风化侵蚀能力不同的交互成片的岩石经受同一水流的侵蚀，抵抗风化侵蚀能力弱的岩石必先被冲淘。侵蚀抵抗风化侵蚀能力较强的岩石，因较困难被冲淘而逐渐突出。于是，平滑缓降的河床坡度就要起变化，抵抗风化侵蚀能力较弱的岩石下凹，较强的岩石凸起而形成坡度的突然降落，也就形成了河流坡度上的不连续，形成了瀑布。^[18]

新构造运动

由于新构造运动急剧上升的原因，也可以造成地形上的裂点，形成瀑布由于支流的急剧上升，岩层遭受剧烈的侵蚀，碎屑岩块被携运至支流并入干流处，形成大规模的冲击扇。甚至堵塞干流，形成暂时性的瀑布或湍流。北美哥伦比亚的小瀑布就因此而生。^[18]

古代冰川作用

古代的冰川切入山谷之中，使两侧形成悬崖峭壁，后来这些冰川“U”形谷又被河流所占据，水流在深浅差异相当大的谷地交接处流过，瀑布由此生成。此外，地球表面的运动使高原进一步加高，而河流就在它的边缘地带，这样就形成了高原上的瀑布。^[9][2][17]

瀑布形态是多种多样的^[19]，其受到地质基底、气候条件、降雨等因素外^[20][21]，也取决于水的流量、落差等因素。^[22]

根据水流流量、岩层类型及瀑布本身落差等因素，瀑布会展现出多样化的形态特征。^[20][21]

较大的瀑布（如高20米左右），其基部显著地呈现出支撑状（buttressed），并且瀑布口部有一系列椭圆形的深坑洞（potholes），直径约1至2米，深2至5米，较大的坑洞位于瀑布直面的边缘（即瀑布口的直接边缘）；较小的瀑布（如高约9.5米），没有形成深潭（plunge pool）与坑洞，但其直面的岩石面与主要的岩脉走向平行，当瀑布处于在低至中等流量时，水流会在瀑布口部的区域沿直面流动，水流在岩脉中下降约5米，然后离开岩脉，再垂直下落4.5米，在高流量时，水流可能垂直于岩脉方向。^[20]

在地质背景方面，高等级变质岩和花岗岩地区的瀑布呈现扇形（fan-type），具有高坡度；石灰岩地区的瀑布则展现出多级瀑布，带有色彩鲜明的水池；砂岩地区则展现出小瀑布（cascade）、直落瀑布（plunge）和盆型瀑布（punchbowl）三种形态。此外，瀑布的规模通常由最显著垂直落差的高度、地点的宽度和整体的瀑布高度也会影响瀑布的外在形态。^[21]

瀑布是水文循环的重要组成部分，涉及降水、蒸发、渗透和地表径流等过程。降雨和雾滴水通过植被和土壤的过滤作用，形成地下水，进而补给瀑布水流。此外，瀑布水流的动态变化也反映了水文循环的健康状况和生态系统的平衡状态。^[20][21]

水流量

瀑布的水流量可能因季节而异，受降雨模式和地下水补给的影响。在雨季，瀑布可能因大量降雨而水量充沛；而在干旱季节，瀑布的水量可能减少，甚至干涸。瀑布的水主要来源于降雨、地下水、以及雾滴水。特别是在干旱季节，雾滴水可能成为维持瀑布景观的关键水源。雾滴被森林植被截留后，形成较大的水滴并落到地面，补充地下水，进而维持瀑布水流。^[20][21]

落差

瀑布的落差是指瀑布从上游到下游的垂直高度差，它是衡量瀑布规模和壮观程度的重要指标之一。^[21]世界上落差最大的瀑布是安赫尔瀑布，瀑布宽150米，落差达979米，位于南美洲委内瑞拉玻利瓦尔州的圭亚那高原的卡罗尼河支流丘伦河上。^[23]亚洲落差最大的瀑布是云台瀑布，相对高差达314米，位于河南省焦作市修武县。^[24]

瀑布的世界地理分布与地表植被、纬度和坡度有关。不同的植被类型对水流的保持和下渗有不同的影响，进而影响瀑布的形成。在赤道和北温带地区，由于降水模式和地形特点，可能会有较多的瀑布。例如，热带地区由于高温多雨，会形成大量瀑布。瀑布的全球集中分布区域包括以下一些地区，热带雨林区域：如亚马逊盆地，由于高降雨量，可能存在大量瀑布；山脉地区：如喜马拉雅山脉，由于地形陡峭，存在许多高山瀑布；板块边界：如环太平洋火山带，地质活动频繁，可能导致瀑布的形成；岩溶地貌区域：如中国贵州和越南下龙湾，岩溶地貌发育，形成特有的瀑布群。^[25][26][20]

瀑布的形成要求有一定程度的地势起伏和丰沛的雨水，所以中国瀑布主要分布秦岭、淮河以南的丘陵地带，尤其集中在浙、闽、粤、台等东南丘陵地区，云贵高原和广西十万大山等岩溶地区以及四川盆地与其周围山地交接地带，受南来季候风影响，降雨充沛、地形多变、石灰岩广泛出露，对瀑布形成有利而多瀑。东北地区火山活动频繁，是熔岩堰塞瀑布的主要分布区。青藏高原上部属尚未强烈下切的老年期地形，起伏小，雨水也少，所以瀑布少。但其周边，尤其多雨水的南坡与东南坡，就瀑布发育较多，雅鲁藏布江大峡谷的多瀑，就在此区。中国瀑布较少的省区集中在华北与西北的干旱区，其中以甘肃和宁夏为最少。中国主要瀑布据统计有200余处，其中以云南和台湾为最多，因为地形起伏与降雨量都超过其他各地。^[10]

瀑布的分类方法多种多样。有按水流量的洪枯多寡、跌水次数分类的，有按瀑布本身的气势、造型分类的，也有按瀑布的分布特点、瀑面形态、水文地质条件及产生的环境条件等等分类的。在地貌分类中，成因分类是根据地貌形成的最主要的动力及影响因素而进行的一种分类方法，既可以有单一成因分类方式，也可以有多成因分类方式，形成瀑布的陡崖或陡坎的成因有很多种，而表现形式基本都是水体的落差。^[27]

堰塞瀑布

堰塞瀑布是由火山喷发的熔岩流，将河流阻塞成湖，河水越过阻塞的新生岩坎，流向下游，当超越岩坎时，跌落成的瀑布。中国东北黑龙江宁安县境内的镜泊湖瀑布（又称吊水楼瀑布）就是典型实例。其他情况下形成堰塞岩坎的沉积物，是冰川、泥石流、石灰岩岩溶沉积等。^[10]

袭夺瀑布

袭夺瀑布，也称“悬河瀑布”。处于分水岭二侧的两条河，其中如一条下蚀力强，经过不断延伸的“溯源侵蚀”，切穿分水岭，使另一条河成为它的支流，这称做河流袭夺或河流劫夺。从地貌发展的长远眼光看，这是常见的演变现象。被袭夺河的位置总是较高，当它注入下切较深的袭夺河时，必然形成陡坎，便出现了瀑布，称做“袭夺瀑布”。位于贵州黄果树大瀑布西侧、灞bà陵河西岸的滴水滩瀑布（又称灞陵河瀑布）就是典型的袭夺瀑布。^[10]

差异侵蚀瀑布

差异侵蚀瀑布是河流在流经软硬程度不同的岩层时，必然对软者有较强的下蚀，久而成为深潭，而硬岩则相对成为陡坎；随时间演进，深潭在陡坎之下会不断被进一步冲击加深，高差变大而成为瀑布。庐山三叠泉瀑布就和三个地质岩坎有关。^[10]

岩溶瀑布

岩溶瀑布是在石灰岩地区的岩溶作用演化而成，溶蚀代替了地面侵蚀。如贵州安顺龙宫，在洞口处有一“龙门飞瀑”，游人必搭舟游览，先经一巨大的“天池”，“天池”水经龙门翻落成为巨大暗瀑，高差达33米，宽约25米。浙江金华的冰壶洞也有暗瀑。^[10]

冰瀑

冰瀑，是在瀑布的基础上，因天气寒冷，水流到低于零摄氏度的地表后与岩石冻结而形成的一种自然现象。庐山的王家坡瀑布就是发育在冰川谷中，古冰斗现已成为可游泳的碧龙潭，其水外洩，则成瀑布。此外，冰川的刨蚀作用可出现冰川谷、冰斗、悬谷等地形，也能成瀑布^[10][9]

由人工作用导致流水从高处向低处跌落而形成的瀑布称为人工型瀑布。如通过人工筑坝、管渠引流等方式使水体升高后跌落形成的瀑布都属于人工瀑布，水利工程中的瀑布景观大多属于人工瀑布，是利用拦水大坝蓄积水源，水跌落大坝而形成瀑布景观，一般具有规模宏大的特点。人工瀑布主要可划分为自然式瀑布、规则式瀑布、斜坡式瀑布三种形式。^[11][27]

自然式瀑布

自然式瀑布模仿自然景观中河床陡坎造成落水形式，水从陡坡处滚落下跌形成的瀑布景观。自然式瀑布多用于突出自然景观于情趣的环境中。^[11]

规则式瀑布

规则式瀑布强调水的规则性和秩序性，有着规整的人工构筑落水口，瀑面几乎连续而平滑，可形成一级或多级的跌落形式，承水池也多为规则式，有着很强的装饰效果，多用于较为规整的人工空间环境中。^[11]

斜坡式瀑布

斜坡式瀑布是规则式瀑布的一种变化形式，落水由斜面滑落，它的表面效果受斜坡表面质地、结构的影响，体现了一种较为平静、含蓄的意趣，适用于较为安静的场所。水利工程中的泄洪道、水渠等，或是水流从大坝以水膜形式流下时可设计营造出这样的瀑布景观。^[11]

河流瀑布

河流瀑布主要形成于江河干、支流的中、上游河段。著名的河流瀑布有黄河壶口瀑布、洒渔河大标水岩瀑布、牡丹江吊水楼瀑布、九寨沟瀑布群等。其特点是水帘宽，水量大，气势宏大。^[28]

山岳瀑布

山岳瀑布主要由溪流通过山岳中明显的岩坎或断崖而形成。浙江雁荡山的大龙湫，水从190米高的连云嶂凌空而下，为中国单级落差最大的瀑布。其他著名的山岳瀑布还有庐山三叠泉和开先瀑，黄山九龙瀑和人字瀑，天台山石梁飞瀑，泰山龙潭瀑，井冈山碧玉潭等。中国这类瀑布较多，其特点是落差较大，水帘不宽，造型丰富，受降雨影响，流量增减变幅很大。^[28]

洞穴瀑布

洞穴瀑布多发育于石灰岩溶洞中，与曲折奥深的洞穴、造型丰富的洞穴堆积物和神秘的暗河共同组景。其著名的有金华冰壶洞瀑布、宜兴善卷洞瀑布和贵州安顺龙宫瀑布等。中国南方石灰岩分布区，地下溶洞发育，地表水渗漏严重，发育了不少地下瀑布。^[28]

瀑布从高处落下时会产生动能，但大多流量大都比较小很难被利用，但相对稳定。虽然瀑布受雨水的影响，雨季流量大、旱季流量小，但是在一天里几乎没有变化，将其作为能源发电的稳定性要比风力发电、光伏发电要好很多，它还可以节约价格昂贵的蓄电池充放电系统，使制造成本大幅降低。^[13]

把瀑布中水的部份动能，转换成有用的能量，这正是水力发电的工作，水力发电的基本原理是利用水的势能转为水轮的机械能，再以机械能推动发电机，而得到电力。1878年法国建成世界第一座水电站。欧洲第一座商业性水电站是1885年建成的意大利的特沃利水电站，装机65kW。美洲第一座水电站1882年建于美国威斯康星州阿普尔顿（Appleton）的福克斯河上，由一台水车带动两台直流发电机组成，装机容量25kW。19世纪90年代起，水力发电在北美、欧洲许多国家受到重视，利用山区湍急河流、跌水、瀑布等优良地形位置修建了一批数十至数千千瓦的水电站。^[6]

尼亚加拉大瀑布水电站

尼亚加拉大瀑布附近，在美国侧有两座水电站，分别装有13台发电机组和12台可逆式水电机组，总功率达270万千瓦。在加拿大侧有5座水电站，共装有33台发电机组和6台可逆式水电机组，总功率达233.8万千瓦。这些电站包括“电站遗迹”的最早发电时间在1881年，最晚建成于1961年。^[14]

瀑布作为自然旅游资源的一种，对旅游业发展有着极大的推动作用。瀑布旅游开发可以吸引游客，增加旅游收入，从而促进当地经济发展。

瀑布景观通常由背景、上游水源、落水口、瀑身、承水潭和下游河流组成，瀑身是观赏的核心。除自然瀑布外，也可通过水利工程等手段建造人工瀑布景观。^[11]

设计瀑布景观时，需要考虑水流量、落水口造型、瀑布底衬材料和形状、瀑身设计、承水池设计、瀑布跌落产生的水声和水花，以及人工瀑布中的照明设计、雕塑小品以及植物配置等因素。此外，不同的水流量可以营造出不同的气势。例如，高2米的瀑布，每米宽度流量为0.5米/s较为适当。落水口可以通过隐藏式、外露式、单点式和多点式等形式来塑造，并常用混凝土、花岗岩或块石等作为底衬材料，做成形状可以是阶梯形、垂直形或斜坡形状。落水口下面一般还会设计承水池，以防止瀑布景观的水流冲击形成泼溅。^[11]

昆明瀑布公园

昆明瀑布公园位于云南昆明北部山水新区，系举世瞩目牛栏江—滇池补水工程入滇水口。是集昆明城市饮用水通道、景观提升、滇池治理等多功能于一体的综合设施建设项目。牛栏江水从12.5米的地势高差落下，甚是壮观。瀑布宽幅约有400米，在瀑布前方的水面上建有观景桥，可近距离观景。该人工瀑布属国内幅宽最大、流量最大、规模最大的人工瀑布。瀑布公园景观区充分利用牛栏江引水地势自然落差，建造了高约12.5米，宽幅约400米的人工瀑布，被称为“亚洲第一大人工瀑布公园”。^[29]

尼亚加拉瀑布（Niagara Falls）^[30]是位于北美洲尼亚加拉峡谷南端的三座瀑布（马蹄瀑布、美国瀑布、新娘面纱瀑布）的总称，地处美国纽约州和加拿大安大略省交界处，是世界三大跨国瀑布之一^[31]。其中马蹄瀑布（Horseshoe Falls）规模最大，横跨美加两国的国际边界，大部分位于加拿大境内，也被称为加拿大瀑布^[32][33]。美国瀑布（Aerican Falls）宽度约为260米，高度在21-34米之间^[34]，新娘面纱瀑布（Bridal Veil Falls）规模最小，宽仅为15米，高度在24-31米之间，美国瀑布与新娘面纱瀑布全部位于美国境内^[35]。

莫西奥图尼亚瀑布（Mosi-oa-Tunya Falls）又称“维多利亚瀑布”（Victoria Falls），位于非洲赞比西河中游，赞比亚与津巴布韦接壤处，1855年，欧洲探险家戴维·利文斯敦（David Livingstone）在旅途中发现它，并以英国女王的名字为其命名。^[36]赞比西河河水在这里突遇悬崖，以磅礴之势迅速下泻，形成宽约1.7千米、高约128米的维多利亚瀑布，成为世界三大瀑布之一。^[36]维多利亚瀑布实际上是一个庞大的瀑布群，自西向东分为四段相对较小的瀑布，分别被称为魔鬼瀑布、主瀑布、彩虹瀑布和东瀑布。^[37]瀑布气势磅礴，平均秒流量1400立方米，雨季秒流量可达5000立方米。当地人称维多利亚瀑布为“曼吉昂东尼亚”，意为“雷霆之雾”。^[38]

伊瓜苏瀑布因火山喷发而形成，距离伊瓜苏河口汇入巴拉纳河的17千米处，这一交汇点恰处于阿根廷、巴西和巴拉圭的接壤处。伊瓜苏瀑布由275个大小瀑布组成，三分之二在阿根廷，只有三分之一在巴西境内。瀑布宽幅达2.7千米，高度在60米至82米之间，平均流量可达1800立方米/秒。^[39]

壶口瀑布，中国第二大瀑布，^[3]也是世界上最大的黄色瀑布。^[40]瀑布东濒中国山西省临汾市吉县壶口镇，西临中国陕西省延安市宜川县壶口乡，^[41]黄河奔流至壶口，将山西和陕西东西分割，两岸石壁峭立，河口收束狭如壶口^[42]，故名壶口瀑布。^[41]壶口瀑布旅游区规划总面积116平方千米，核心景区面积34.3平方千米，是黄土高原自然景观和人文景点融为一体的AAAAA级风景名胜区。^[40][43][2]

德天瀑布地处云贵高原南缘、北回归线以南，^[44]位于中国与越南边境处归春河的上游。在行政区划上处于广西壮族自治区崇左市大新县硕龙镇德天村，^[45]距大新县县城60千米，距广西首府南宁196千米，^[46]地理坐标为东经106°42′，北纬22°41′~22°52′。^[44]德天瀑布横跨中国越南两个国家，是东南亚最大的天然瀑布，也是亚洲第一、世界第四的跨国大瀑布，^[45]其身侧的小瀑布完全在越南境内，称为“板约瀑布”。^[47]

庐山瀑布群位于中国江西省九江市的国家AAAAA级旅游区庐山风景区内，大多处于山势突兀、断崖绝壁之间，其中以三叠泉瀑布、开先瀑布、石门涧瀑布、黄龙潭、乌龙潭瀑布、王家坡双瀑、玉帘泉瀑布等处最为出名，其他瀑布还包括谷帘泉瀑布、百丈崖瀑布、七彩瀑布、卧龙岗瀑布等。庐山瀑布群也被誉为“中国最秀丽的十大瀑布之一”。^[48][49][50]

《望庐山瀑布》——唐·李白

日照香炉生紫烟，遥看瀑布挂前川。

飞流直下三千尺，疑是银河落九天。^[6]

黄果树风景名胜区内黄果树大瀑布、天星景区和灞陵河峡谷等景色都十分迷人，黄果树大瀑布，被誉为“世界上最美丽最壮观的瀑布”。为发展旅游，举办了贵州黄果树瀑布节。^[51]黄果树瀑布节自2004年以来已连续举办九届，每年都有新的内容与举措，已成为贵州省层次最高、规模最大、影响最广的旅游节庆活动之一。^[52]

黄河小浪底“观瀑节”自每年6月中下旬至7月上旬。黄河小浪底“观瀑节”是依托一年一度的黄河调水调沙而形成的节庆活动，根据黄河防总的要求，每年６月黄河小浪底水库将进行一年一度的调水调沙。调水调沙期间，库区水位将下降30米左右。由于水流速度快、库区水位落差大，上游水流通过坝板泄洪洞、排沙洞等向下游排出时，形成一道独特的人造瀑布奇观，而“瀑布”的高度、远度、颜色等，根据流量、时段不同均会有所变化，展现出滔滔黄河一泻千里、惊涛拍岸的壮观场面。已成为洛阳市四大节会之一，被河南省政府、河南省旅游局列为全省的一项重要旅游节庆活动。^[53][54]