清代汾河流域水災(zāi)時空分布的歷史流域理論透視

【摘 要】通過整理和分析清代汾河上游災(zāi)害的頻次，運用最小二乘法、小波分析法和ArcGIS空間分析等方法對其時空特點及原因展開探討。結(jié)果表明，研究區(qū)在清代汾河流域水災(zāi)共發(fā)生375次，其中自然災(zāi)害的年際變化呈現(xiàn)出高—低—高三個時段，整體趨勢變化較小，10a頻次在公元1864—1873年最高，主周期變化為19～20a。通過時空分析，從歷史流域的視角以災(zāi)害為切入點，認(rèn)識流域的整體性和系統(tǒng)性，找出其規(guī)律特點，以期更好地認(rèn)識災(zāi)害，防御災(zāi)害，保障人類生命財產(chǎn)安全，保護生態(tài)文明。

【關(guān)鍵詞】汾河流域;水災(zāi);時空分布;清代

【中圖分類號】K903

1引言

水災(zāi)是一個流域中經(jīng)常發(fā)生的一種常見的災(zāi)害，從水災(zāi)發(fā)生的頻率、分布、大小，可以看出一個區(qū)域水災(zāi)的整體狀況。水災(zāi)的發(fā)生深刻地影響著人們的生產(chǎn)生活，一個流域以水為核心，水災(zāi)也是最有可能具有流域性特征的災(zāi)害，因此研究一個流域的水災(zāi)，對認(rèn)識這個流域的自然、人文環(huán)境有重要的作用。本文通過搜集各類歷史文獻資料將從時間、空間、等級，各個方面對清代汾河流域的水災(zāi)災(zāi)情做相應(yīng)的分析。

2研究區(qū)域

汾河流域位于山西省中部和西南部，汾水干流面積分布在山西高原的西部，即干流西部面積小，東部面積大。盆地全段形成上蘭村以上的盆地峽谷，下部在晉中盆地義堂，接著王莊的靈霍山峽谷一段，下部為臨汾盆地。目前汾水上游的邊界是到太原上蘭村，長216.9千米，流域面積7705平方千米，下切強，水流急，河谷窄。汾河中游界限上蘭村至介休義棠鎮(zhèn)，河段長157.6千米，流域面積16240平方千米。過盆地時，支流多，坡度緩，排泄不暢，容易溢出。汾水下游是義棠鎮(zhèn)鎮(zhèn)至河口段。河段長335.4千米，流域面積1526平方千米[1]

3研究結(jié)果

3.1時間分布特點

3.1.1年際變化特征

依據(jù)年際水災(zāi)頻次變動趨勢圖（圖2）可得整體趨勢平穩(wěn)，波動幅度較大，共發(fā)生災(zāi)害375次。有4個波峰，第1波峰在1644—1653年（順治元年至十年），發(fā)生災(zāi)害41次，平均0.24a一次，為4次波動頻次最高。第2波峰在康熙二十三年至三十二年（1684—1693），發(fā)生災(zāi)害21次，平均0.47a一次。第3波峰在乾隆十九年至二十九年（1754—1763），發(fā)生災(zāi)害22次，平均0.45a一次，第4波峰在同治三年至十二年（1864—1873），發(fā)生災(zāi)害36次，平均0.27a一次，其中道光二十三年至光緒二十九年（1843—1903）整體頻次都在線性趨勢線以上?？傮w而言，線性趨勢線顯示災(zāi)害發(fā)生整體有遞減趨勢，災(zāi)害頻次變化分為由高到低（1644—1653）—波動變化（1654—1784）—波動升高后降（1793—1911）3個階段。

3.1.2周期特征

從圖3小波系數(shù)實部等值線圖（a）和小波方差圖（b）中對1644—1911年汾河流域地區(qū)自然災(zāi)害發(fā)生的周期規(guī)律進行分析。分析圖中可得有2個明顯集中區(qū)和4個顯著峰值，即1644—1775年和1840—1911年集中區(qū)，和年際變化分析結(jié)果基本接近，進一步說明這兩個階段災(zāi)害發(fā)生頻率較高。

具體看圖3（b），可看出低等級層次存在7～8a的周期規(guī)律，中等級層次的周期規(guī)律有42～43a的周期規(guī)律，高等級層次的周期規(guī)律為62～63a和19～20a，19～20a周期震蕩最明顯。

3.1.3季節(jié)分布

研究區(qū)水災(zāi)的季節(jié)分布是根據(jù)有記載的災(zāi)害發(fā)生季節(jié)或月份進行統(tǒng)計，包括秋、夏、春、冬四個單一季節(jié)和夏秋、春夏、種跨季節(jié)災(zāi)害，如圖4。清代汾河流域有節(jié)令或月份記載的水災(zāi)共計167次。在單季災(zāi)害中，秋、夏共發(fā)生102次，占總頻次的61.07%;夏季發(fā)生頻次最多，共72次，占總頻次的43.1%;秋、春季較多，為30次和27次，占總頻次的17.9%和16.1%，此外春夏跨季節(jié)災(zāi)害較多，達27次，占總頻次的16.1%冬季和其他跨季節(jié)災(zāi)害較少，但存在全年性災(zāi)害7次，占總災(zāi)害的4.1%。

3.2空間分布特點

應(yīng)用GIS軟件繪制災(zāi)害頻次分布柱狀圖。結(jié)果顯示，由圖得，清代汾河流域的水災(zāi)總頻次374次，汾河中游介休水災(zāi)最多，達29次，太原水災(zāi)次之，到27次，徐溝26次，文水25次，汾陽24次。分別占中游頻次的11.7%，10.8%。10.4%，10.1%和9.7%，占水災(zāi)總平次的7.8%，7.2%，6.9%，6.7%和6.4%;下游水災(zāi)，絳州頻次最多，達18次，占下游的19.1%，占全流域頻次的4.8%。翼城，河津和稷山在下游中頻次也較多，均為12次，各占下游頻次的12.8%，占全流域頻次的3.2%。由此可得，汾河中游受災(zāi)最多，下游次之，中游為下游受災(zāi)頻次的2.6倍?？h區(qū)中發(fā)生水災(zāi)最多的是汾河下游的介休，其次是汾河中游的太原，徐溝等縣區(qū)?？梢?，中下游發(fā)生水災(zāi)的頻次較多。究其原因，與中游河道變遷，人為利用空間大，以及下游地勢平坦河流易決口較多有關(guān)。

4 結(jié)論

清代汾河流域整個水災(zāi)的分布，是中下游災(zāi)情較多，首先是因為中下游人口分布較多，清代人口大量增多，人與自然的矛盾較為激化，修筑了許多水利設(shè)施，不遵循河道自然的發(fā)展規(guī)律，而企圖讓河水按照人類的需求“束河”[1]或者是過多的引渠灌溉，中游雖然水利條件優(yōu)越，又因其人口最多而與自然環(huán)境的矛盾最為激化，水利開發(fā)程度是最大的，遭受到自然環(huán)境的懲罰也最多。上游的自然條件本不適合大力發(fā)展農(nóng)業(yè)，清代卻反其道而行之，大力發(fā)展農(nóng)業(yè)，在政策和經(jīng)濟發(fā)展的推動下毀林開荒，植被大面積減少，但由于其人口較中下游較少，范圍較小，災(zāi)害發(fā)生也較少，環(huán)境破壞所引起的劣勢影響還不太明顯。下游由于地高河低，水資源較中游更少，又由于地質(zhì)地貌條件和技術(shù)水平有限水利開發(fā)有局限，雖然也采取了一些引洪灌溉的方式，發(fā)展農(nóng)業(yè)，但造成其水災(zāi)成因最大的是河口地區(qū)黃河的頂灌、侵蝕和排洪過重的問題。而這主要又是因為上游植被大面積減少涵養(yǎng)水源功能減弱，水土流失嚴(yán)重，導(dǎo)致一旦降水，山洪驟降，常常導(dǎo)致河口地區(qū)洪災(zāi)爆發(fā)。而中游同樣沒有上游植被涵養(yǎng)的水源，更容易引發(fā)洪水，和其穩(wěn)定水源的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求相背，在其過度水利開發(fā)的影響下，災(zāi)害更盛。

5 討論

本文旨在從歷史流域的視角，以災(zāi)害為切入點，認(rèn)識流域的整體性和系統(tǒng)性，找出其規(guī)律特點，從而認(rèn)識流域災(zāi)害的發(fā)生發(fā)展成因和特點，以期更好地認(rèn)識災(zāi)害，防御災(zāi)害，保障人類生命財產(chǎn)安全，保護生態(tài)文明[2]。

汾河上游地區(qū)的水災(zāi)成因，非常典型地展現(xiàn)了一個區(qū)域的自然環(huán)境在人類社會影響下所產(chǎn)生的極大變化。因其屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候影響下的山區(qū)，本應(yīng)該有豐茂的自然植被覆蓋，然而，因此自然條件，該區(qū)域降水非常集中，暴雨多發(fā)，降水強度山地大于盆地，而水土流失最嚴(yán)重的就是山地、丘陵。另一方面是地形、地貌因素，其大部屬于黃土高原范圍內(nèi)，容易引發(fā)水土流失。在人口大面積增長以及主動和被動地開墾荒地，木林采伐下，植被大量減少，裸露出赤裸裸的黃土溝壑，特別是雨季，黃土地貌，這里有成千上萬的溝壑，洪水泥沙，汾河瞬間變成一條泥沙河。上游水土流失直接損害當(dāng)?shù)赝恋氐臄?shù)量和質(zhì)量，嚴(yán)重影響農(nóng)作物生長和農(nóng)業(yè)收成。同時，在上游大生態(tài)環(huán)境遭到破壞的同等條件下，中游坡溝較多的小環(huán)境對降雨強度尤為敏感，其生態(tài)平衡破壞迅速而嚴(yán)重，滾滾泥沙淤積到中下游又會引致了下游的日漸嚴(yán)重的水災(zāi)害[3]。

汾河中游區(qū)域開發(fā)很早，因其具有優(yōu)越的地理位置，地處盆地地形，地勢平坦，易于農(nóng)業(yè)種植，屬于汾河主要的受益區(qū)域。除了汾水之外，還有晉祠泉等泉水，作為其灌溉來源，水利開發(fā)歷史悠久。清代，隨著人口的空前增多，汾河中游地區(qū)，一方面加大了開墾力度，另一方面，擴大了水利工程，變換高產(chǎn)農(nóng)作物，以達到提高單位面積農(nóng)作物產(chǎn)量的需求。然而由于人口較多，農(nóng)田水利的過度開發(fā)，灌溉條件越來越艱難，人們開始修筑水利工程，但是這種水利工程也是時好時壞，有利時有助于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，不好的時候就爆發(fā)洪水。但是不修是現(xiàn)實的，人類需水量大，需要很大的水量來灌溉糧食，因此又只能修建水利，形成惡性循環(huán)。這種中游大量人口引發(fā)大量的需求，大大超過了中游、乃至上游的各個區(qū)域的自然環(huán)境承載力，因而使得環(huán)境惡化，越來越難以適應(yīng)人類生存。因此，即使一個區(qū)域再有優(yōu)勢，也有一定的人口合理容量，一定要按照環(huán)境人口合理容量控制人口數(shù)額，才能實現(xiàn)一個區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展[4]。

在汾河下游區(qū)域，靈霍峽谷原本的地理環(huán)境屬于，水資源少，地勢高險，不太適合農(nóng)業(yè)的發(fā)展，不能適宜過多的人口居住生活。然而，因其地處臨汾盆地和太原盆地的交通要道，聯(lián)通南北，加之有豐富的礦產(chǎn)資源，滿足南北兩個經(jīng)濟發(fā)展中心區(qū)的物質(zhì)需求，因此，很早就得到了開發(fā)，因此，引發(fā)了人口增多，植被砍伐殆盡，水土流失等一系列環(huán)境問題，使得災(zāi)害頻仍[5]。盆地地區(qū)，主要就是因為水資源減少，水利不興，就難以灌溉，所以經(jīng)常容易引起旱災(zāi)，也容易引起水災(zāi)。對其影響最大的應(yīng)該是上游的靈霍峽谷，因為靈霍峽谷的植被覆蓋率很低，因此，汾河下游的水資源也越來越少，以致難有灌溉之利。其對于涵養(yǎng)水源能力的減弱對于河口地區(qū)的水環(huán)境也有相應(yīng)的影響。河口區(qū)在整個流域負責(zé)的主要功能是泄洪，然而，因為在清代，汾河上游森林盡毀，在沒有水源涵養(yǎng)的情況上，整個流域的含沙量顯著增加，當(dāng)汛期來臨時，降雨量大且集中，在尾閭地帶，由于黃河頂灌、側(cè)蝕，導(dǎo)致汾河下游更加泄洪不暢，發(fā)生洪澇災(zāi)害的頻率也明顯增加。

從整個流域來看，首先要注重流域的整體性，注重上游對生態(tài)安全的重大作用。一方面發(fā)揮主觀能動性，發(fā)展經(jīng)濟，提升生產(chǎn)技術(shù)水平，才能有更大的力量保護環(huán)境，另一方面在發(fā)展的同時，把握流域的整體性，注重上下游之間的相互關(guān)聯(lián)性，同時具體問題具體分析，因地制宜地促進流域每一部分的良好發(fā)展。具體來說，對于上游最重要的是做好植被防護，保障足夠的森林覆蓋率;對于中游，從開發(fā)強度和增長技術(shù)兩方面降低水利開發(fā)對水環(huán)境的不良影響，對于下游，在河口地區(qū)以該區(qū)域的泄洪能能為主，降低交通、城鎮(zhèn)發(fā)展對其泄洪功能的不良制約。需要人類社會、政府組織、一致認(rèn)識到其整體的重要性，這對整個人類社會的生存發(fā)展都是至關(guān)重要的，因此作者認(rèn)為應(yīng)該在不斷加強對歷史流域問題的理論與實踐研究的同時，促進歷史流域?qū)W思想的宣傳與普及，使得全社會對我們生存發(fā)展的自然環(huán)境有更深刻的認(rèn)識，從而提高全民保護生態(tài)文明的良好素質(zhì)，達到對流域和社會和諧發(fā)展的一致的共有觀念，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，造福子孫后代[6]。

參考文獻：

[1]張慧芝. 明清時期汾河流域經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境變遷研究[D].陜西師范大學(xué)，2005.

[2]王尚義，張慧芝.歷史流域?qū)W論綱[M].科學(xué)出版社，2014：136-138

[3]趙海曉. 清代汾河上游土地利用對環(huán)境的影響[D].山西大學(xué)，2007.

[4]古帥.明清時期太原盆地水環(huán)境變遷原因探析[J].三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2010，9（02）：96-99.

[5]張憲功，王尚義，?？〗?明代汾河上游地區(qū)的自然災(zāi)害研究[J].太原師范學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版），2017，16（03）：11-15.

[6]王尚義，張慧芝.關(guān)于創(chuàng)建歷史流域?qū)W的構(gòu)想[N].光明日報，2009-11-19（09）.

基金項目：

國家社會科學(xué)青年基金（18CZS003）資助。

作者簡介：

劉響（1995-），女，山西河曲人，碩士，太原師范學(xué)院，研究方向為歷史地理與環(huán)境變遷。