历史时期汉江上游旱灾统计及成因分析

2013-12-16任利利殷淑燕彭维英

水土保持通报 2013年1期

任利利，殷淑燕，彭维英

（陕西师范大学旅游与环境学院，陕西西安710062）

汉江上游是南水北调中线工程的水源地，其水分状况对于保障京、津地区的供水至关重要。但是，汉江上游年降水量在年间和年际间的分布极不均匀［1］，常发生先旱后涝、久旱久涝的灾情，干旱灾害是汉江上游的主要自然灾害之一。例如，根据《安康县志》［2］统计，从明洪武2a至民国34a（1369—1945年）的576a中，安康发生旱灾117次，平均5a发生1次；其中大旱平均10a发生1次，连续3a以上大旱6次。从1950—1987年的38a，6—8月出现明显干旱32次，平均2．2a发生1次，其中46d以上的大旱4次，百日大旱2次。以上统计并不全面，但是可以看出，汉江上游地区历史时期的旱灾是相当严重的，而且，受全球气候变化影响，近年来，汉江上游气候呈现明显暖干化，其降水量和水资源量减少，旱灾的发生频率有增大的趋势［3－4］。目前，我国学者对于汉江的研究主要集中于水资源、水环境的特征和气候变化对汉江径流量的影响等方面［3－5］。由于南水北调工程的兴建，汉江研究更多集中于南水北调工程对该流域环境的影响［6－7］，对汉江上游干旱灾害的统计研究较少且仅局限于近代与局部地区，尚无学者对汉江上游历史时期旱灾情况进行过研究，人们较多地重视其洪涝情况，而忽视了汉江上游也常有发生旱灾的状况，而旱灾的发生频率与灾害程度对于南水北调工程的水源保障有着重要的影响。鉴于此，本文根据历史时期以来的文献资料进行整理与分析，对汉江上游的干旱灾害进行统计、划分等级，并且分析了导致干旱灾害的原因，希望能深刻认识历史时期以来汉江上游干旱灾害的发生规律，为干旱灾害的预测和防治，以及为保持汉江水资源的可持续利用，保障南水北调的实效性与社会经济的高速发展提供了一定的历史借鉴。

1 研究区概况及数据来源

汉江又称汉水，是长江的一级支流，流域面积达59 115km2，发源于陕西省宁强县冢山，流经汉中、安康、十堰市等，汇入丹江口水库，出水库后向东南流，在武汉市汇入长江。本文主要研究的是汉江上游（宁强县—丹江口段），北有秦岭山脉与其干流平行，海拔高度在2 500m以上；南以米仓山、大巴山为界，平均海拔在2 000m左右。汉江上游地区多为高山、坡地，而主河段基本为“U”型峡谷，基岩裸露，河道窄深，河槽的调蓄能力较差。该地区的土壤保水性能差，水土流失严重。另外，该地区的降水分布极不均匀，主要集中在夏秋季节，降水年、季、月的变率大。由于气候及地形的影响，导致汉江上游旱涝灾害的频繁发生。

干旱灾害的统计主要根据从193BC（西汉）至2000年汉江上游干流所经县、市的各地方志资料，以及《陕西省自然灾害史料》、《陕西历史自然灾害简要纪实》、《中国气象灾害大典》、《陕西省志—气象志》等记载，选取的资料都是史料中有明确记载的灾害事件。本文以“年”为单位进行统计，即如果1a中发生2次以上旱灾，均统计为该年度发生过1次旱灾。由于历史文献不仅存在一定的局限性（记载不全面），而且存在各个时期政府对气象灾害的重视程度不同等影响因素，为获得更真实可靠的数据信息，本文对不同时期、不同文献中的记载进行了详细的对比参照，并采取统一的统计尺度，都以旱灾造成的损失程度、规模来统计。自汉代以来，汉江上游地区的经济和社会发展就相对较发达［1］，再加上我国从古至今对农业气象灾害的重视程度就很高，故而，对研究区的旱灾记录情况相对来说是比较完善的，地方志记载详细且具连续性，大的旱灾记载一般不会出现被遗漏的现象。据此，本文对历史时期汉江上游旱灾的统计研究是具有一定的科学性的，对了解旱灾发生规律具有重要意义。

2 干旱灾害的趋势分析

2．1 干旱灾害的等级划分

从古至今，干旱灾害一直伴随着人类的发展进程，不同程度地影响着人类的生活、生产等各个方面。为了更加深入地研究干旱灾害的影响程度以及相应的防御措施，需将其进行定量的等级划分。根据《西北灾荒史》与《灾害与两汉社会研究》等对历史时期以来汉江上游旱灾的描述，以及干旱灾害持续的时间、强度，受灾范围的大小，受灾影响程度的大小等，对其进行分级。分级中，将干旱灾害持续的时间、强度，受灾范围的大小，受灾影响程度的大小等几个因素进行综合考虑。例如，西晋永嘉3年（公元309年），3月大旱，江、汉、河、洛皆竭，可涉（《晋书·五行志》），以及在《中国气象灾害大典—湖北卷》中在该年也有记载郧县发生旱灾。可见，在该年虽然旱灾持续时间短，但受灾范围大到整个汉江上游地区，受灾影响程度严重，故将该年分为特大旱灾；连续多年旱灾的持续时间长，一般为大旱灾、特大旱灾。4个旱灾等级的划分标准、旱灾情况如表1所示，发生比例如图1所示。

根据表1和图1可知，汉江上游近2 200a共发生旱灾431次，平均每5．09a发生1次。其中，轻度旱灾151次，占旱灾总数的35．0%；中度旱灾183次，占旱灾总数的42．5%；大旱灾44次，占旱灾总数的10．2%；特大旱灾53次，占旱灾总数的12．3%。汉江上游在193BC—2000AD，中度旱灾发生最多，轻度旱灾次之，大旱灾和特大旱灾均发生较少。为了更清楚地了解旱灾等级的变化趋势，利用Excel软件制出旱灾等级变化（图2）。由图2可知，从650AD起，中度旱灾和轻度旱灾的频率明显增大；在1400AD—1700AD，大旱灾的发生频率有所增加，在1950AD—2000AD，特大旱灾和大旱灾的发生频率再次增加。不同等级旱灾发生的频次，可以反映出汉江上游的旱灾多以中度旱灾、轻度旱灾为主，大旱灾和特大旱灾较少的规律，而在20世纪末特大旱灾发生的频率也明显增加。

表1 历史时期汉江上游旱灾等级划分

图1 历史时期汉江上游旱灾等级比例

图2 历史时期（193BC－2000AD）汉江上游旱灾等级变化

2．2 干旱灾害频率统计分析

以50a为单位，对历史时期汉江上游干旱灾害发生的频率进行统计（图3）。历史时期汉江上游旱灾发生的频率具有波动中上升的趋势。具体而言，大约在650AD之前，汉江上游旱灾发生的频率较低，波动的幅度也较小，峰值出现在100BC—10BC（西汉）和620—630AD（唐朝初期），平均每50a发生8次旱灾。约在650AD之后，汉江上游旱灾发生频率的波动幅度明显增大，旱灾的发生次数也明显增多，并且出现了3个旱灾发生频率高峰：现代（1950—2000AD）发生的旱灾频率最高，平均每50a发生46次，几乎年年都有；其次是明末清初（1500—1650AD），平均每50a发生20次旱灾；而唐朝中后期（700—850AD），平均每50a发生12．7次旱灾。清后期到现代，是汉江上游干旱灾害发生频率最高的时期。

图3 历史时期（193BC－2000AD）汉江上游干旱灾害频率统计

为了进一步认识发生在汉江上游干旱灾害的变化情况，用历史时期（193BC—2000AD）每50a发生旱灾8．7次的平均值作一均值线，与其相对应时期的旱灾频次相对比（图3）。在650AD之前旱灾发生的频次低于均值线，表明该时段旱灾发生较少；在650AD—1400AD，除了 651AD—850AD，1001AD—1100AD，1151AD—1250AD和1301AD—1350AD旱灾频次高于均值线外，其余年代旱灾发生的频次均在均值线以下，表明该时段旱灾发生的频率也较低。但在这期间，旱灾的频率波动较频繁；在1400AD以后，除了1701AD—1750AD旱灾频次低于均值线外，其余均高于均值线，表明该时段是旱灾发生的高发期；旱灾频次的最高值出现在1950AD—2000AD，表明该时段旱灾频率最高。

2．3 干旱灾害发生频次的拟合曲线

利用最小二乘法，将历史时期汉江上游地区旱灾频率变化进行非线性趋势拟合（图3），相关系数R2＝0．724。拟合曲线能较清晰地反映历史时期汉江上游旱灾发生频次在50a尺度下的变化趋势，更能直观地显示出历史时期汉江上游干旱灾害发生的阶段性特点。从图3可知，在650AD之前，旱灾频率较低；在650AD—1400AD，旱灾频率提高，但幅度很小；在1400AD之后，拟合曲线迅速上升，表明旱灾频率迅速提升，到2000年达到顶峰。

在《气候变化与自然灾害》［8］中这样写道：“根据历史灾情统计，1900—1997年，全国有55a发生较严重的旱灾，平均不到2a发生1次。特别是80年代以后，每隔4～5a甚至2～3a就发生1次大旱，每次持续1～2a甚至5～6a”、“从更长时间尺度看，20世纪属于旱灾严重时期，强于19世纪和18世纪”。在《中国自然灾害与全球变化》［9］中也提到了1891年至今为干旱期，并已经持续了100a余。据此分析，本文的研究结果是具有一定的科学性的。

3 汉江上游干旱灾害的成因分析

干旱灾害是发生在汉江上游地区最普遍的自然灾害之一，它是多种因素共同作用的结果。其中，主要包括自然因素和人为因素，自然因素是导致干旱灾害发生的直接原因，而人为因素则加剧了干旱灾害的频率和强度。

3．1 自然因素

干旱灾害主要是由于气候异常、降水量减少、降水量季节分布不均以及地形等自然因素引起的。

（1）气候异常。由朱海峰等［10］对青海省乌兰地区近千年树木年轮记录的温度变化的研究可知，历史时期的气候始终以冷暖交替的形式出现，其异常变化出现的时间与本文的研究结果大体一致。朱士光等［11］根据考古发掘、孢粉分析研究成果以及丰富的史籍文献、地方志等资料研究认为，唐代中后期以来陕西气候处在由暖湿向冷干转变的阶段。葛全胜等［12］认为，在我国780—920AD气候开始转冷，出现了一个冷谷，期间寒冷事件的频率明显增加，温度距平为－0．50℃。以上研究均显示，我国的气候在800AD左右存在一个明显的转冷变化［13］。本文统计的700—850AD汉江上游旱灾频发期正对应着这个气候转冷期；明末清初气候的冷干化更加显著，当时是中国历史上气候最恶劣的时期，被称为“明清小冰期”，是一个更加寒冷干燥的时期［14］，这一时期干旱灾害发生的频率也很高。同样根据康兴成等［15］对祁连山中部904年以来树木年轮记录的旱涝变化的研究，也得出这一时期旱灾的发生较频繁；清后期到现代又处在一个典型的气候转型期，气候开始向暖干化转变［3］，这段时期干旱灾害发生的频率最高，几乎每一年都有发生。根据党海山等［16］对树木年轮的研究可知，20世纪以来研究区的气候变暖趋势明显，这与本文的研究结果一致。由此可见，旱灾频率高与气候的冷干化或暖干化转变密切相关，汉江上游旱灾高发期正对应着中国历史时期以来气候转向冷干或暖干的时期。

（2）年降水量的减少与年内降水分布不均。汉江上游地区属于北亚热带湿润、半湿润季风气候区，年均降水量丰富，且降水多集中于夏、秋两季，但由于季风气候的不稳定，东南季风偏弱，降水减少。旱灾一般多发生于春、冬季，在大旱灾和特大旱灾发生年也出现夏旱、伏旱。据蔡新玲等［4］研究显示，近45a来，随着全球气候的变暖，气温升高，蒸发量加大，该区域的年降水量呈递减趋势；同时，年内降水分布不均趋势增大，多集中于夏秋季。降水量分布不均，过于集中于短时期内，使得该地区洪涝、干旱灾害的频率与强度都有增强的趋势［1］。同时根据赵红莉等［17］，卜红梅等［18］对汉江上游气候和降水量的研究也可得到相应的研究结果。因此，年降水量减少和年内降水分布不均也是造成汉江上游干旱灾害的原因之一。

（3）地形因素。汉江上游地区处在秦巴山地之间，沿途多为高山、坡地，经常被流水侵蚀、切割，地形支离破碎，且该地区土壤保水性能差，水土流失严重。这样的地形条件决定了该地区的农业生产多位于小面积的坡地之上，一旦降水量减少，便极易形成旱灾；即使在持续的强降水过程中，该地区的土壤也很难将水分保持在较长的时间内。因此，干旱灾害在汉江上游地区普遍存在，所谓“三天不雨一小旱，十天不雨一大旱”。

3．2 人为因素

随着人类社会的发展，人为因素对汉江上游地区自然环境的影响程度越来越大。尤其到了清代以后，该地区的社会和经济发展较快，人口不断增长，使得人类不断地向自然环境索取各种资源，以满足人类自己的需要，最终加剧了各种自然灾害的程度。森林不断遭到破坏、砍伐，导致土壤的蒸发量增加，保水能力下降，水土流失加剧，地表反射率增大，局地降水量减少，进而加剧了干旱灾害的发生；荒地也遭到了同样地破坏，大多以农业植被取代了自然植被，使得自然生态失去原有的平衡，增加了干旱灾害发生的频率和强度。明成化以后，流民为了不受政府的控制，大量迁移至川陕交界的秦岭、大巴山区。清初康熙年间，随着社会经济的恢复和发展，人口急剧膨胀，加之天灾人祸，人口的流移便不可避免，秦巴山区迎来了第二次流民潮。严如煜在《三省边防备览》中记载，流民“扶老携幼，千百为群，到处络绎不绝，不由大路，不下客寓，夜在沿途之祠庙岩屋或密林中住宿，取石支锅，拾柴做饭，遇有乡贯便寄住，写地开垦”。道光初年成书的《秦疆治略》说：“向来树木丛杂，人烟稀少，近则各省穷民渐来开山，加至十倍之多”。明清两代先后数百万流民涌入秦巴山区，加之由于人口大增，耕地有限，争田日益严重，矛盾重重，清政府曾采取大力鼓励开垦的政策，使这里的原始森林遭到毁灭性的破坏［19］。道光九年（公元1829年）时有人过境内紫柏山，“古柏翳天，无间杂树”，过了10a，再过此地，“山谷依旧，林木全非，究其故，皆佃户希图渔利，私行转佃，一任砍伐，住持亦从中肥己，以致古林荡然”。秦岭南北森林植被遭到严重破坏，林地面积大大减少，涵养水源能力下降［20］。

20世纪后期，随着城镇化的发展，城市的热岛效应加剧，使得地表温度逐年升高，强化了城镇上空的上升气流，从而对云雨的托举能力加大，减少了降雨，最终加剧了旱灾的发生。因此，随着生态环境的不断恶化，汉江上游地区的旱情将不断加重。

3．3 近代旱灾频率增加的原因

由图3所知，近代以来发生在汉江上游的旱灾频率显著增加。造成这种现象的原因主要是自然和人文两方面的因素，其中以气候变化和人类活动的加剧最为明显。近代以来，随着全球气候变暖，研究区的气候不断趋于暖干化。气候的这种变化加大了汉江上游流域内的蒸发量，减少了流域内降水量，再加上流域内本身年内降水不均，造成了该区旱灾的频率增大。除此之外，近代以来随着社会、经济等各方面的飞速发展，人类对大自然的索取强度不断增大，对生态环境造成严重破坏，最终导致该区旱灾的频繁发生。因此，目前对于干旱灾害的防治、救灾一定要引起足够的重视。

4 结论

本文对汉江上游193BC—2000AD近2 200a干旱灾害的等级、频率、成因进行了统计分析。

（1）汉江上游历史时期（193BC—2000AD）的近2 200a，共发生旱灾431次，平均每5．09a发生1次。其中，轻度旱灾151次，占旱灾总数的35．0%；中度灾害183次，占旱灾总数的42．5%；大旱灾44次，占旱灾总数的10．2%；特大旱灾53次，占旱灾总数的12．3%。可见，汉江上游在193BC—2000AD，中度旱灾发生最多，轻度旱灾次之，大旱灾和特大旱灾均发生较少。

（2）历史时期汉江上游地区旱灾发生的频率具有明显的波动性，并且在波动中呈现出显著的上升趋势。清后期到现代是汉江上游干旱灾害发生频率最高的时期。随着全球气候变化，汉江上游气候呈暖干化且气候不稳定性增大，水旱灾害都有增大的趋势，干旱灾害发生频率明显增加。这对于保障南水北调的水资源量是一个不利的因素，在预防洪涝灾害的同时，也不能忽视了干旱灾害的威胁和影响。

（3）汉江上游地区干旱灾害的发生主要有自然和人文两个因素，自然因素主要包括气候变化、地形、降水量的减少以及年内将水分布不均等，而人为因素则加剧了干旱灾害的发生频率与强度。总体来说，干旱灾害的发生是二者共同作用的结果。近年来由于全球气候的变化，人类对自然环境的破坏，干旱灾害的发生也大大增加。目前对于干旱灾害的防治、救灾一定要引起足够的重视。

［1］殷淑燕，王海燕，黄春长，等．陕南汉江上游历史洪水灾害与气候变化［J］．干旱区研究，2010，27（4）：522－528．

［2］安康市地方志编纂委员会．安康县志［M］．西安：陕西人民教育出版社，1989：1－257．

［3］赵德芳，孙虎，延军平，等．陕南汉江谷地今年气候变化及其生态环境意义［J］．山地学报，2005，23（3）：313－318．

［4］蔡新玲，孙娴，乔秋文，等．气候变化对汉江上游径流的影响［J］．气候变化研究进展，2008，4（4）：220－224．

［5］查小春．全球气候暖干化对秦岭南北河流径流泥沙的影响研究［J］．干旱区研究，2002，19（3）：62－66．

［6］李思悦，刘文治，顾胜，等．南水北调中线水源地汉江上游流域主要生态环境问题及对策［J］．长江流域资源与环境，2009，18（3）：275－280．

［7］沈大军，刘昌明，陈传友．南水北调中线工程对汉江中下游的影响分析［J］．地理学报，1996，51（5）：426－230．

［8］黄建民，徐之华．气候变化与自然灾害［M］．北京：气象出版社，2005：34－35．

［9］高庆华，苏桂武，张业成，等．中国自然灾害与全球变化［M］．北京：气象出版社，2003：35－36．

［10］朱海峰，郑永宏，邵雪梅，等．树木年轮记录的青海乌兰地区近千年温度变化［J］．科学通报，2008，53（15）：1835－1841．

［11］朱士光，王元林，呼林贵．历史时期关中地区气候变化的初步研究［J］．第四纪研究，1998，18（1）：1－11．

［12］葛全胜，方修琦，郑景云．中国历史时期温度变化特征的新认识［J］．地理科学进展，2002，21（4）：311－317．