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清代汾河流域水災(zāi)時(shí)空分布的歷史流域理論透視

2020-09-05 08:25劉響
關(guān)鍵詞:時(shí)空分布水災(zāi)清代

【摘 要】通過整理和分析清代汾河上游災(zāi)害的頻次,運(yùn)用最小二乘法、小波分析法和ArcGIS空間分析等方法對(duì)其時(shí)空特點(diǎn)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(gè)時(shí)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(shí)空分析,從歷史流域的視角以災(zāi)害為切入點(diǎn),認(rèn)識(shí)流域的整體性和系統(tǒng)性,找出其規(guī)律特點(diǎn),以期更好地認(rèn)識(shí)災(zāi)害,防御災(zāi)害,保障人類生命財(cái)產(chǎn)安全,保護(hù)生態(tài)文明。

【關(guān)鍵詞】汾河流域;水災(zāi);時(shí)空分布;清代

【中圖分類號(hào)】K903

1引言

水災(zāi)是一個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)流域的水災(zāi),對(duì)認(rèn)識(shí)這個(gè)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(xiàn)資料將從時(shí)間、空間、等級(jí),各個(gè)方面對(duì)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(qiáng),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(shí),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(shí)間分布特點(diǎn)

3.1.1年際變化特征

依據(jù)年際水災(zāi)頻次變動(dòng)趨勢圖(圖2)可得整體趨勢平穩(wěn),波動(dòng)幅度較大,共發(fā)生災(zāi)害375次。有4個(gè)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(dòng)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(dòng)變化(1654—1784)—波動(dòng)升高后降(1793—1911)3個(gè)階段。

3.1.2周期特征

從圖3小波系數(shù)實(shí)部等值線圖(a)和小波方差圖(b)中對(duì)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(jìn)行分析。分析圖中可得有2個(gè)明顯集中區(qū)和4個(gè)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(jìn)一步說明這兩個(gè)階段災(zāi)害發(fā)生頻率較高。

具體看圖3(b),可看出低等級(jí)層次存在7~8a的周期規(guī)律,中等級(jí)層次的周期規(guī)律有42~43a的周期規(guī)律,高等級(jí)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(jìn)行統(tǒng)計(jì),包括秋、夏、春、冬四個(gè)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(jì)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(dá)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(diǎn)

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(dá)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(dá)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)??梢姡邢掠伟l(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(gè)水災(zāi)的分布,是中下游災(zāi)情較多,首先是因?yàn)橹邢掠稳丝诜植驾^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(jì)發(fā)展的推動(dòng)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?yàn)樯嫌沃脖淮竺娣e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(diǎn),認(rèn)識(shí)流域的整體性和系統(tǒng)性,找出其規(guī)律特點(diǎn),從而認(rèn)識(shí)流域?yàn)?zāi)害的發(fā)生發(fā)展成因和特點(diǎn),以期更好地認(rèn)識(shí)災(zāi)害,防御災(zāi)害,保障人類生命財(cái)產(chǎn)安全,保護(hù)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(gè)區(qū)域的自然環(huán)境在人類社會(huì)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(qiáng)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(dòng)和被動(dòng)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(shí),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(duì)降雨強(qiáng)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(huì)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(kuò)大了水利工程,變換高產(chǎn)農(nóng)作物,以達(dá)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(shí)好時(shí)壞,有利時(shí)有助于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),不好的時(shí)候就爆發(fā)洪水。但是不修是現(xiàn)實(shí)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(gè)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(gè)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(shí)現(xiàn)一個(gè)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(xiǎn),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(gè)經(jīng)濟(jì)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?yàn)樗Y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(duì)其影響最大的應(yīng)該是上游的靈霍峽谷,因?yàn)殪`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(duì)于涵養(yǎng)水源能力的減弱對(duì)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(gè)流域負(fù)責(zé)的主要功能是泄洪,然而,因?yàn)樵谇宕?,汾河上游森林盡毀,在沒有水源涵養(yǎng)的情況上,整個(gè)流域的含沙量顯著增加,當(dāng)汛期來臨時(shí),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(gè)流域來看,首先要注重流域的整體性,注重上游對(duì)生態(tài)安全的重大作用。一方面發(fā)揮主觀能動(dòng)性,發(fā)展經(jīng)濟(jì),提升生產(chǎn)技術(shù)水平,才能有更大的力量保護(hù)環(huán)境,另一方面在發(fā)展的同時(shí),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(shí)具體問題具體分析,因地制宜地促進(jìn)流域每一部分的良好發(fā)展。具體來說,對(duì)于上游最重要的是做好植被防護(hù),保障足夠的森林覆蓋率;對(duì)于中游,從開發(fā)強(qiáng)度和增長技術(shù)兩方面降低水利開發(fā)對(duì)水環(huán)境的不良影響,對(duì)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(duì)其泄洪功能的不良制約。需要人類社會(huì)、政府組織、一致認(rèn)識(shí)到其整體的重要性,這對(duì)整個(gè)人類社會(huì)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(qiáng)對(duì)歷史流域問題的理論與實(shí)踐研究的同時(shí),促進(jìn)歷史流域?qū)W思想的宣傳與普及,使得全社會(huì)對(duì)我們生存發(fā)展的自然環(huán)境有更深刻的認(rèn)識(shí),從而提高全民保護(hù)生態(tài)文明的良好素質(zhì),達(dá)到對(duì)流域和社會(huì)和諧發(fā)展的一致的共有觀念,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,造福子孫后代[6]。

參考文獻(xiàn):

[1]張慧芝. 明清時(shí)期汾河流域經(jīng)濟(jì)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(duì)環(huán)境的影響[D].山西大學(xué),2007.

[4]古帥.明清時(shí)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(bào),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(bào)(社會(huì)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(bào),2009-11-19(09).

基金項(xiàng)目:

國家社會(huì)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?yàn)闅v史地理與環(huán)境變遷。

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