清代岷江上游洪涝灾害特征研究

侯雨乐,胡 尧

(阿坝师范学院 资源与环境学院,四川 汶川 623001)

清代岷江上游洪涝灾害特征研究

侯雨乐,胡 尧

(阿坝师范学院 资源与环境学院,四川 汶川 623001)

通过对历史资料的整理分析,研究了清代岷江上游地区洪涝灾害发生的频次、等级、周期性、成因等。结果表明：清代岷江上游地区洪涝灾害共计45次,约每6年发生1次；中度以上洪灾比例高达77.8%；清代早期洪灾频次较少,后期洪灾激增；岷江上游洪灾的主周期为17 a，同时还存在6 a和9 a的次周期；气候变得更加湿润、年降水增多是引发洪灾的主要因子，人地矛盾突出、拓荒毁林等人为因素加剧了洪灾的发生。

洪灾;清代;岷江上游；特征

洪涝灾害对人们生产、生活影响极大,其不仅会导致农业减产,长期而言还会导致土地资源退化、生态环境恶化。洪涝灾害严重影响了四川省的生存环境及经济发展[1-2]。岷江上游地区位于四川盆地向青藏高原过渡的川西北山地高原区,是山地生态脆弱区[3]。岷江上游地区既是长江上游的主要生态屏障,更是川西平原的生态屏障和水源生命线,其生态环境状况会直接影响下游水资源及社会、经济发展。对岷江历史时期的洪涝灾害,前人做过一些研究,例如肖天国[4]根据1951～1998年洪水实测资料,分析了金沙江、岷江两江洪水遭遇、洪水组成,指出24 h洪量以岷江为主的多,岷江洪水由暴雨形成,洪峰高,涨落快,持续时间相对较短。吴垠等[5]通过对2010年7月18日岷江流域洪水的分析,认为强降雨过程是导致大洪水的直接原因。张萍[6]对明清时期岷江流域水旱灾害资料的统计得出,水灾灾年、受灾程度范围等都较旱灾多,自18、19世纪以来水灾急剧增多,夏六月是水灾的高发期。张启东[7]在其硕士论文《岷江上游水沙变化与森林破坏的关系研究》中提出:岷江上游森林破坏导致了森林调理水量的功能下降,使得汛期洪涝灾害加剧,对中下游的农业生态安全造成极为不利的影响。但对历史时期岷江上游地区洪涝灾害等级、变化规律、与气候变化关系等的详细研究不多。1905年8月长江上游、岷江洪水,自宜宾至重庆沿江各地“田禾庐舍漂没无算”,“漂没商民之财畜物不可胜计”。汶川至都江堰河段是有名的鹿头山暴雨区[8]。1964年7月,汶川县映秀镇出现特大暴雨,降水量超过228 mm/d,同时汶川县以上河段形成日降水量40～50 mm的大雨,导致岷江上游出现百年一遇的特大洪水。研究表明[9],大洪水往往是由气候变湿润、降水量增加引起的。本文通过对历史文献统计分析和用数学模型计算,研究了岷江上游地区清代洪涝灾害的变化规律、等级及其与气候的关系等，以期为现代环境治理、洪涝灾害预防、资源调配提供参考。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区地理

岷江古称汶江、汶川,岷江东源为漳腊河,源自松潘县北部的岷山弓杠岭;岷江西源是黄胜关河,出自松潘县岷山山系郎架岭,在川主寺镇与漳腊河汇合,以下即称岷江,根据干流地理特点,都江堰市以上为上游。岷江上游地区位于北纬30°10′～30°55′、东经102°38′～103°55′间,如图1所示,在行政区域上包括四川省汶川、理县、茂县、松潘、黑水及都江堰市部分辖区。岷江上游地区位于四川盆地向青藏高原过渡的高山峡谷地带，高山耸立,江河深切,地表起伏大,分属邛崃山系和岷山山系,地质活动频繁。岷江上游属于季风气候区,但是由于区内地形差异显著,气候为立体型的山地气候和(半)干旱河谷气候。常年日照时数1500～1800 h,日照率约38%,年均气温为10.2 ℃,年均降水量约725 mm,但由于高山、峡谷等地形差异导致降水有地区性差异,松潘县到汶川县河段年均降水量410～710 mm;汶川县映秀湾到都江堰段是岷江流域的降雨极高区,年降水量高达1200～1700 mm。岷江上游地区年均径流量在松潘县镇江关水文站监测值约为18亿m3,紫坪铺水文站监测值上涨为145亿m3[10]。岷江流域降水主要由东南季风、西南季风及太平洋副热带高压进退所控制,降雨季节变化明显,汛期暴雨频发,尤其集中在6～9月,

夏秋两季雨量可占全年的80%以上；岷江径流的季节变化趋势与降水的趋势一致。洪涝灾害时有发生[11]。

图1 岷江上游地区的地理位置

1.2 数据来源与研究方法

本文数据主要来自对历史文献资料的整理分析。依据《中国三千年气象记录总集》[12]、《岷江志》[13]、《中国气象灾害大典》(四川卷)[14]、《四川两千年洪灾史料汇编》[15]、《四川水旱灾害》[16]等资料及地方史志的记载,对所采集的数据信息进行相互插值、印证、修订,以保证数据的可靠性；尔后再对数据进行数理统计、SPSS软件下的多项式拟合和基于Matlab的小波分析计算。

2 结果与分析

2.1 洪涝灾害等级划分

参照本流域洪灾的实际持续时间、强度、波及范围、承灾程度以及政府赈灾等相关内容,同时依据前人的研究成果[17],将清代岷江上游洪涝灾害分为3个等级(表1)。

表1 清代岷江上游洪涝灾害等级评定标准及发生频次

2.2 洪涝灾害的时间变化特征

为了深入分析洪灾的时间变化特性,依据以上划分标准,以10年为时间单位来研究清代岷江上游洪灾等级的频率分布,如图2所示。

从图2可以看出：清代268年(1644～1911年)中岷江上游记载的洪涝灾害共有45次,平均约6年发生1次洪灾。其中轻度洪灾10次,占洪灾总数的22.2%;中度洪灾22次,占洪灾总数的 48.9%;大洪灾13次,占28.9%;中度以上洪灾比例高达77.8%。清代早期洪灾频次较少,后期洪灾激增。

为了更加清楚地揭示洪涝灾害发生的规律,在以10年为时间单位的基础上采用基于最小二乘法的6次多项式拟合洪涝灾害发生的频次(图3)，得到的拟合方程为y=-2E-06x6+0.0001x5-0.0029x4+0.0313x3-0.1279x2+0.2194x-0.1302(y为洪涝灾害发生的频次，次/10 a；x为年代序号),其决定系数R2=0.7334,通过了显著性水平α=0.01的检验。据此,可将清代岷江上游的洪灾大致分为两个阶段：第1阶段为1644～1799年,这156年中共记载了11次洪灾,平均每14.2年发生1次,频次较低,为洪灾少发期；第2阶段为1800～1911年,共发生了34次洪灾,平均每3.3年发生1次,灾害频繁,以中度灾害为主,为洪灾高发期。

图2 清代岷江上游洪灾的等级

2.3 洪灾的周期规律

小波分析既可以揭示气候变化在不同时间尺度下的周期特征,还能揭示各种周期信号随时间变化的强弱[18]。小波分析是研究自然灾害变化的重要方法,也可用于自然灾害的预警预报[19]。本文采用 Morlet小波分析方法对清代岷江上游洪涝灾害的发生周期进行了研究,分析了洪灾时间序列的多尺度变化特征(图4)。若小波转换系数为负值,则说明周期信号较弱,周期不显著;若小波转换系数为正值,则说明周期信号较强,周期较为显著。从图4中小波系数实部等值线可以看出：岷江上游的洪灾以17 a左右的震荡比较明显,即17 a周期最显著；同时还存在6 a和9 a的周期,且信号较强，其中1644～1794年的短周期表现为6 a，1795～1911年的短周期表现为9 a。

图3 清代岷江上游洪灾频次分布及其6次多项式拟合曲线

图4 清代岷江上游洪涝灾害发生周期的小波分析

3 洪涝灾害的成因探讨

3.1 气候异常变化、降水季节分布不均与洪灾

洪涝灾害主要是由降水量增多、降水分配不均及地形地貌等自然因素引起的[20]。岷江上游地区暴雨多在5～9月出现,特大暴雨集中在6～7月,洪水主要由暴雨形成。据史料记载[21],1911～1949年间,灌县境内受岷江上游的鹿头山暴雨区影响,先后发生洪涝灾害22次,其中大灾10次。岷江上游径流的季节变化与降雨的季节变化一致。大面积暴雨随洪峰传播,干支流洪峰重叠遭遇,会造成干流峰高量大,严重威胁中下游安全。2003年7月15日,汶川县水磨镇、漩口镇境内突遭暴雨袭击,岷江支流寿溪河突发特大洪水,河水暴涨6 m,出现1964年以来最大的1次洪灾,部分企业和农户受灾,11人死亡。2013年7月10～12日,汶川县境内连遭强降雨,部分乡镇降雨量达1959年以来有气象监测记录的最高值。暴雨诱发多点群发性山洪泥石流灾害,基础设施受损严重,汶川县因洪灾致14人遇难,直接经济损失38亿元。

从15世纪到20世纪初，全球进入了一个寒冷漫长的小冰期；从16世纪中叶到19世纪中叶达到小冰期的鼎盛时段[22]。伴随着小冰期降温,我国灾害性天气明显增多,旱涝频发。近1000年来长江流域有大干旱气候和大湿润气候的周期性变化规律,每个大干湿气候期都包含3个小旱涝期,清代的小洪涝期主要分布在1649～1670、1705～1769、1822～1870和1896～1917年间[23]。在黄忠恕等[23]提出的清代的后3个小洪涝期中,岷江上游地区洪灾频次明显增多，主要分布于清代中后期。据分析可知,气候变得更加湿润、年降水增多是引发洪灾的主要因子。

3.2 崩滑堵江事件与洪灾

岷江上游因地质活动强烈,山高坡陡,降水集中,致使出现地表、坡面物质疏松破碎等情况,易引发滑坡等地质灾害。历史资料中记载的滑坡、崩塌、泥石流堵江事件对岷江上游地区的社会和经济建设带来了极大危害。崩滑堵江灾害过程也可能会引发溃坝洪水[23]。如,清康熙年间理县孟董沟山崩,横塞谷口,水遏三载,于1708年秋淤决,水高八九十丈,淹没城郭、衙舍。1858年夏理县下庄铁邑间山溪水发,冲塌山田河岸,大江为之曲流;对岸山崩,江流由此至灌,浑浊数年。1930年夏六月,灌县大雨江溢,白沙积木漂去,崇德庙山崩,阻索桥不通者数日,外江之张家湾林巷子皆决,没田庐。1933年叠溪地震导致茂县较场附近干、支流上10余处山体崩滑堵江,其中叠溪坝于堵江45 d后溃决,造成岷江上游2500余人丧生。2010年8月13日晚至14日凌晨,汶川县境内突降暴雨,雨量超过200 mm,导致映秀、漩口、银杏等多个乡镇发生滑坡、泥石流等灾情,映秀镇新城被洪水围困,造成38人失踪,岷江河段形成堰塞湖,形成严重洪灾。堵江事件绝大部分为降水诱发,其次是地震诱发,人类工程等活动也是重要的诱发因子。

3.3 森林资源退化与洪灾

古代岷江上游大部分地区森林十分茂密,元明时期的森林覆盖率在50%以上,清代以前由于人口稀少、农耕技术水平低下、交通不便等原因,岷江上游森林覆盖率很高,森林破坏较轻微[25]。 清代时期的改土归流、人口移民、实边屯垦、商业性采伐等政策,使本区人口急速膨胀,农耕文化与商贸运输业都得到了发展。由于人口增加过快,清代中期以后岷江流域的耕地面积达到了过饱和状态[20],人口过剩与耕地不足的矛盾必然导致过度垦荒。到20世纪初,岷江二级支流两侧森林已被大量砍伐,岷江上游森林覆盖率下降至40%左右。山区拓荒直接导致了大面积森林被砍伐,土壤侵蚀等土地退化现象加剧,河流水文要素变化加剧,水土流失严重;同时森林调蓄洪水、调节气候的功能下降,流域小气候发生变化,给自然生态环境带来了负面效应,更容易引发洪灾。据研究[6],岷江上游森林破坏与洪水流量变化呈负相关,而与大洪水概率呈正相关。

4 结论

清代岷江上游洪涝灾害共计45次,约每6年有1次洪灾发生。其中轻度洪灾10次,占洪灾总次数的22.2%;中度洪灾22次,占洪灾总次数的48.9%;大洪灾13次,占洪灾总次数的28.9%;中度以上洪灾比例高达77.8%。

清代岷江上游洪灾表现出明显的阶段性：第1阶段为1644～1799年,平均每14.2年发生1次,为洪灾少发期；第2阶段为1800～1911年,平均每3.3年发生1次,以中度灾害为主,为洪灾高发期。清代早期洪灾频次较少,后期洪灾激增。

岷江上游洪灾的主周期为17 a；同时还存在6 a和9 a的次周期,1644～1794年的短周期表现为6 a，1795～1911年的短周期表现为9 a。

气候变得更加湿润、年降水增多是引发洪灾的主要因子。人地矛盾突出、拓荒毁林等人为因素加剧了洪灾的发生。

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(责任编辑:黄荣华)

Research on Characteristics of Flood Disasters in Upper Reaches of Minjiang River during Qing Dynasty

HOU Yu-le, HU Yao

(College of Resources and Environment, Aba Teachers College, Wenchuan 623001, China)

Based on the collation and analysis of historical data, this paper studied the frequency, grade, periodicity and causes of flood disasters in the upper reaches of the Minjiang River during Qing dynasty. The results showed that: 45 times (about once every 6 years) flood disasters occurred in the upper reaches of the Minjiang River during Qing dynasty; the moderate and severe flood disasters accounted for 77.8%; the flood disaster frequency was low in the earlier Qing dynasty, but it increased dramatically in the later Qing dynasty; the flood disasters in the upper reaches of the Minjiang River during Qing dynasty had the main periodicity of 17 years and the secondary periodicities of 6 years and 9 years; the moister climate and more annual rainfall were the main factors causing flood disaster, while the human factors such as the contradiction between people and land, and the deforestation increased the occurrence of flood disaster.

Flood disaster; Qing dynasty; Upper reaches of Minjiang River; Characteristic

2016-12-27

阿坝师范学院校级科研项目“岷江上游旱涝灾害研究”(ASB15-13);四川省教育厅项目“岷江上游旱涝灾害原因及治理 探析”(16ZB0386);黄土与第四纪地质国家重点实验室项目(SKLLQG1428)。

侯雨乐(1983─),男,山西交城人,讲师,硕士,主要从事区域自然地理研究。

P467

A

1001-8581(2017)06-0111-05