中国古代水文题刻的类型、分布及特征研究
2019-01-17李云鹏谭徐明
李云鹏 ,谭徐明 ,邓 俊
(1.中国水利水电科学研究院,北京 100038;2.水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心,北京 100038;3.水利遗产保护与研究国家文物局重点科研基地(中国水利水电科学研究院),北京 100038)
1 研究背景
水文题刻是使用符号或文字等记录河流特定断面典型场次旱涝水情水文信息的资料形式。在古代尚未形成系统完善的水文观测与记录制度的时期,水文题刻成为提供直观、明确、可信的水文记录的重要历史资料,对历史典型场次水旱灾害水文复原、长时序水文规律研究具有重要而独特的文献价值[1-5],也是重要的水利遗产。
人类文明的水文设施或水文工作起源较早,而系统的水文学理论产生较晚。近代水文学理论是17世纪以后才逐渐发展完善起来的,主要研究降水、径流、地下水运动的测量及规律,以及水文循环过程。随着社会经济及科技理论的快速发展,又逐渐衍生出服务于工程建设、防洪调度、供水等的应用水文学和考虑人类活动对水文系统的影响、应用遥感及信息技术等进行水文自动化监测、为水资源开发利用最优化服务的现代水文学[6]。20世纪中叶以后随着防洪、灌溉等水利建设对长序列水文资料的需要,古水文研究应运发展。研究江河古代水文情况的主要障碍是缺乏历史时期水文要素的连续实测资料。应用最多的古水文学研究方法,是通过勘探古河流沉积、堆积物及河床形态,然后利用动力-形态经验关系方法、地貌-水力学方法、泥沙粒径-水力学方法、古水系方法等分析方法,从中提取系列古水文信息,研究时限可以上溯到地质年代的第四系全新世,尺度相对较大[1,3]。对信史时期的江河水文研究,更多的是通过挖掘文献资料中的水文信息,并结合水文题刻、考古等信息,复原降雨、水位、流量等水文要素的序列。通过对树木年轮宽度变化的分析,研究所在区域气候、雨情、墒情的历史情况,进而推求江河水文序列,也是一种常用的古水文学研究方法[1,3]。
中国古代水文题刻数量众多、分布广泛。由于中国引进现代水文测量技术不足百年,大部分江河的连续水文实测资料一般仅数十年,因此这些古水文题刻为研究长序列水文特征提供了重要的一手资料,特别是为研究所在江河特大洪水或枯水重现期具有重要价值。研究建立中国古代水文题刻的分类体系,系统调查古代水文题刻的分布及特点,是深入研究、挖掘和应用古代水文题刻的科学价值、保护水利遗产的基础。
2 水文题刻类型划分
水文题刻的类型划分可以有不同标准,本文分别从题刻载体及形式、题刻功能两个不同视角将水文题刻进行分类。不同类型的水文题刻的功能、特性、适用性有所差异。
2.1 按题刻载体及形式分类
(1)直接刻画于天然岩壁。目前发现的多数水文题刻,都是利用深谷河岸侧壁的天然岩体,将某一场次洪水的时间、水位等信息直接题写刻画于天然或稍加处理的岩面上(即摩崖石刻),题刻位置一般即此处最高洪水位上侧。直接刻画洪水题刻的岩体一般比较稳定、坚固,除非发生地震、滑坡等大的地质活动,在历史时期内岩体不会移动。由于其位置相对固定,水位、断面信息明确,在所处河段未发生大的变迁的情况下,可以结合地形情况直接推算所处断面场次洪水的流量。但由于刻痕直接暴露于大气之中,易受风化影响,若历年久远,字迹容易模糊甚至消失。
(2)结合雕塑题刻。利用河道床坚硬基岩雕塑成形,结合雕塑刻画水位、题写时间描述水情等场次水文信息,兼具资料价值和历史文化价值。重庆涪陵白鹤梁题刻是结合雕塑题刻水文信息的典型,这种水文标识和预警通过石鱼形象直观的展现,通俗易懂,部分水文题记信息则以其旁的石鱼部位为参照,描述精确[7-8]。这类江底的枯水题刻因为大多数时间都在水中,受风化影响较小,保存较好。
(3)依托近河建筑物题刻。利用河道附近的桥梁、庙宇等建筑,在其墙、柱、墩等稳固结构上,刻画某场次洪水水位到达的位置;或者在建筑旁的岩体上题刻,以建筑、桥梁等为参考系描述洪水情况。建筑相对自然岩体来说稳定性较差,水文题刻易随着建筑的损毁、改建而消失,或失去参考系而增加水情考证的难度。由于建筑题刻不易保存,因此存世数量较少。
(4)水则、志桩及水文碑刻等。水则、志桩等水位测量设施在中国历史上也曾大量应用,水文信息一般另册记录,极少在其上直接标划或题刻的,本文中也将其作为水文题刻设施的一类。这类设施主要运用在特定工程运行的水文监测上。由于其易搬运、水位基准不稳定,此类水文记录的可靠性相对较差。水文碑刻是指记录典型场次水情旱情水文信息的碑刻,属可移动的水文题刻,其内容一般是对水情、灾情或旱情的定性描述,定量记录很少。
2.2 按功能分类根据水文题刻的目的不同,主要分为以下两种类型。
(1)记录自然江河典型场次水文信息。目前发现的大多数水文题刻,都是古人记录当时特大洪水或特大干旱水位,以供后人作为参考,对古代场次水文复原具有重要的资料价值。某些场次洪水或旱情,在不同断面都有题刻标划,构成上下游连续的水位信息或过程。某些断面位置,记录了不同年份特大洪水或枯水的情况,形成直接对比,为确定场次洪水量级提供了重要依据。具有资料功能的水文石刻,主要可以分为洪水石刻和枯水石刻两种。
①洪水石刻。目前发现的绝大多数水文石刻,都是标划江河场次洪水最高水位的,其中又以长江流域为最多,标划的历史特大洪水自宋代至民国时期,时间跨度约1000年[9]。
②枯水石刻。题划枯水水位的石刻较少,目前已发现的主要分布在长江流域[7],其中白鹤梁题刻规模最大、时间跨度最长、水文资料价值最高。
(2)为工程运行提供实时定量依据。这类水文石刻多具有类似水尺的水位标示功能,在历史时期为特定工程的具体运行操作提供实时定量数据参考。都江堰石人、水志,浙东地区的山会水则、三江闸水则,以及大江大河上的水志桩等都属此类。这类石刻集中体现当时水利科学技术水平及工程管理制度,具有重要历史及科技价值,但水文资料价值较低。
3 中国古水文题刻的分布、特点及其主要内容
古水文石刻在中国的多个流域、地区都有发现,不仅数量大,而且时间跨度长,某些江河河段保留有连续数百年的水文题刻。本文重点介绍长江流域、黄河流域及东南地区的古水文题刻,不同江河或地区的水文题刻有不同特点。
3.1 长江流域
(1)洪水题刻。长江上游流域是水文题刻发现最多的地区。长江发源于青藏高原唐古拉山,湖北宜昌以上为上游,流经高山峡谷,两岸石壁林立,便于雕刻题记。为三峡工程建设的需要,长江水利委员会曾于1952年至1974年间,先后11次对宜宾-宜昌的川江河段洪水石刻进行实地调查,共发现178处。整个长江流域宋代洪水题刻共五处;明清时期洪水题刻、碑记、洪痕共计有一千余处,其中干流200余处、100余处集中在上游[9-11]。
长江上的洪水题刻水位标示方式多样。最多的就是直接在当时洪水淹没线位置题刻“大水至此”或“到此”、“淹此”之类的文字,文字高程即当时水位高程。有的题刻仅写“XX年大水”或“水迹”,以文字位置标示当时水位高程。还有大量题刻用符号专门标划出了当时的水位线;或者以建筑物为参照,文字描述当时水位与建筑特征部位的相对位置。宋代有时用“水作”刻痕来标划水位线,另有题刻文字描述洪水时间并说明与水作的关系。如渝北区石船镇梅溪隆村灰楼湾发现的宋宝庆三年(公元1227年)洪水题刻“丁亥,宝庆三年六月初七日,水长,初八高至水作”[10,12]。用符号明确标划水位线高程的,常用符号有横线、三角形加横线、箭头等几种形式。有的题刻则通过文字和数据描述,明确当时水位与岩石或建筑特征部位的相对位置。如重庆渝北区石船镇麻柳村立石溪小桥头发现的清代乾隆五十九年洪水石刻:“清(乾隆)五十九年甲寅六月初十夜,水过石梁三尺。九月重建。会首刘文奉、李士鼎”[10,12]。
有一些特大洪水场次,在不同河段都留存有对同一洪水过程的洪痕题刻。长江流域题刻最多的是1870年大水,在长江上游各段共有90余处;另一场题刻较多的洪水是明正德十五年(公元1520年)洪水,在宜宾至重庆河段有4处[9,11]。除岩刻之外,在长江上游干流沿岸的一些古代建筑物上,也发现不少水痕遗迹或记录洪水水情的碑刻,主要集中在四川、湖北等省。清乾隆年间开始,长江上也曾在杨林矶等处设立志桩测量水位。
根据系列洪水题刻推算出当时洪水流量,并结合相应时期文献资料的考证,确认长江上游历史时期典型场次的特大洪水及其规模,尤其是利用同一场次的洪水在不同河段的题刻序列,复原典型场次洪水过程,曾为葛洲坝、三峡工程的合理设计提供了重要水文依据[13]。
(2)枯水题刻。除众多洪水石刻之外,长江上中游还有一些记录枯水位的石刻。白鹤梁题刻是长江上规模最大、时间跨度最长、内容最丰富的枯水水文题刻。白鹤梁位于乌江汇入长江口上游约1 km处的长江干流中,在梁脊长约220 m的中段坡面上分布自唐代以来的文字题刻165段、共计3万余字,其中与水文有关的题刻108段,他们记录了长江1200年间的72个枯水年份水情信息[7-8,11]。
重庆朝天门左面有长约200 m的石梁延伸江心,灵石题刻即位于石梁中部水下石盘上,记载了汉、晋、唐、宋、清各代共计17个枯水水文年份,又称雍熙碑、丰年碑,“每水落碑出,年丰,人争摹拓,数十年不一见”。云阳龙脊石是一砂岩石梁,位于四川云阳城南长江中,靠张桓侯庙下游约150 m处。脊石分上、中、下三段露出江面,三段石脊上均有题刻,共计有170余段,其中高程在平均枯水年水位以下的可用题记68段[7]。这两处成为与白鹤梁齐名的枯水题刻。
龙滚滩处于重庆市垫江县最大河流高滩河的上游,在始建于同治年间的石平桥第五、第六孔间桥墩下的石滩上,分别标记了道光四年、同治十三年两个大旱年时此处的水位[7]。
(3)水运题刻。历史上长江就是中国南部重要的水运航道,长江三峡河段暗滩、礁石密布,是长江水运最危险的河段。古人通过长期航运实践,总结长江水位与行船安全的关系规律,在最危险的位置立石警示,提醒船只在合理的水位通过。长江三峡中的巫峡口古代水文石刻“我示行周”,位于峡口南岸,刻于清朝光绪年间(公元1905年),长约4 m,宽约1 m。四川奉节白帝城小滟滪堆碑刻是长江上另一处服务于水运的枯水水文题刻,位于长江入瞿塘峡口之夔沱,在滟滪堆旁的小滟滪堆悬岩上,嵌立两块碑石作为水运枯水警示标志,一为1915年的“水落至此”碑,碑文除叙述1915年枯水外,还追溯了清嘉庆元年(公元1796年)枯水时的情况。另一碑位于前碑下游约12 m处,比“水落至此”碑约低1.12 m,为1937年立。
(4)工程水文石刻。长江支流岷江上,早在战国时期秦国修建都江堰、开宝瓶口时,就在岩壁上刻有分划用来测量水位的高低。据公元354年成书的《华阳国志·蜀志》记载,李冰修都江堰时,“于玉女房下白沙邮作三石人,立三水中,与江神要:水竭不至足,盛不没肩”,这被1970年代在都江堰渠首附近的外江中发掘出的两尊汉代石人证实。北宋时都江堰水则为刻在宝瓶口离堆崖岸上的十划水尺,清乾隆三十年在宝瓶口左岸重建水则,共24划,至今尚在。
3.2 黄河流域黄河是华夏文明的发祥地,也是历代对中国影响最大、水利活动最为频繁、工程数量最多的一条自然江河。黄河流域留存着为数众多与水利活动、水旱灾害有关的摩崖石刻、碑刻等,但多以记述水利事件为主,如三门峡一带记述历代开三门航道的岩刻等;洪水石刻也有一些,但总量远少于长江流域。
《水经注》中记载的伊河龙门洪水石刻,经考证是中国最早的洪水石刻,记录了魏文帝黄初四年(公元223年)黄河流域伊河的涨水情况。伊河为黄河三门峡以下的伊洛河的支流,其下游即龙门(又名伊阙),此处两岸为岩石陡壁,河宽200多米。《水经注》载:“伊阙左壁有石铭云,‘黄初四年六月二十四日辛巳大出水,举高四丈五尺,齐此已下’,盖记水之涨减也。”现已风化不存[14]。
据黄委会勘测设计研究院史辅成等考察,黄河流域发现多处记录历史特大洪水的碑刻、石刻或建筑壁刻。黄河干流中游吴堡县城南杨家店《重修河神庙碑》残段上游关于道光二十三年洪水的文字,绥德县城强家砭石碑记录了民国八年七月无定河的一次洪水,时间地点明确但缺乏定量描述的水文信息[15]。有些近河建筑上刻有关于某历史场次洪水的信息,基本标示出了当时的最高洪水位;也有专门设立指水碑来标示洪水位的,如黄河下游支流沁河上阳城县九女祠庙门石壁、阳城县润城镇龙王庙指水碑,北洛河蒲城河城村关帝庙墙壁上,渑池县东柳窝村道光年间的指水碑等[15]。据1955年史辅成等在伊洛河黑石关河段的益家窝村对近代洪水的调查,当时亲历了这场洪水的村民刘德义说:“民国二十四年六月初七涨河,我为了作纪念,在碑楼的泥印上刻一记号,其字为‘民国二十四年六月涨大河,水上台五尺’。”又说:“另一次大水是民国二十六年七月一日,涨水后在碑楼上刻了记号,其字为‘民国二十六年七月涨大河水上台四尺五寸’”[15]。许多洪水题刻的来历大抵如此。
黄河水志桩的应用起源早、应用空间范围广。黄河善决、善徙、善淤,历来是国家江河治理的重中之重,为以堤防为主的防洪工程建设而服务的水位测量设施和技术很早就开始应用了。北宋时黄河干流的险工段就已设有水尺,而且有水位涨落的日志记录,称作“水历”。明清时期黄河中下游河道上设置大量志桩来监测水位变化,并逐步建立起完善的报汛制度,上游发生洪水时由专门的人马定期向下游传报汛情,提醒下游做好迎汛准备。志桩类似于现在的水尺,但由于各处并没有统一的高程基点,当时的志桩只限于测量所在断面的水位变化情况,不同断面的水位数据无法作对比。
黄河中下游流域农业发达,干支流上的引水灌溉工程在宋代也有辅助水位测量设施。如泾河上的引水灌溉工程最早始于战国时期的郑国渠,今称泾惠渠,历代渠首位置经常发生变化。宋代的引泾工程称丰利渠,其进水口左侧崖壁上刻有等距水尺,其痕迹至今保留,但其上文字多已不能辨识。
在山西平陆、闻喜、新绛、万荣、盐湖、芮城等地还发现众多记载光绪初年大旱灾情的碑刻,全面反映了当时雨情、灾情发展过程,芮城几处古民居的砖刻上记录有清代几场暴雨洪涝及雹灾的情形,具有重要水文资料价值[16-17]。
3.3 东南地区东南地区太湖、钱塘江流域及东南沿海区域,由于地形平坦,鲜有类似长江上游的水位岩刻,但至迟在宋代就已经广泛运用“水则”来测量水位了,最具代表性的就是宁波“平”水则,绍兴鉴湖水则、山会水则和三江闸水则,以及太湖出口的吴江水则。
南宋后期,今宁波鄞州区有三个水则,分别设在它山堰旁的回沙闸、城东大石桥碶、城中的平桥,分别在鄞江上中下游,实时监测各关键点的水位,为拒咸蓄淡、灌溉供水的闸门启闭提供依据。其中城内平桥处的“平字碑”水则,是宝祐年间丞相吴潜,以平桥为基准点测量了各地水位与农田的高低关系之后树立的,碑上刻一“平”字,每当水淹没平字,则开闸泄水,平时关闭闸门,使不同高程的村庄都能得到较为公平的用水权,而且管理简单准确。
绍兴鉴湖始建于东汉,据北宋曾巩所著《鉴湖图序》记载,当时湖堤旁就已经设置水则,功能是测量湖水位,以此作为鉴湖水量调控的依据。鉴湖废后,在绍兴北部沿海修建了许多闸来拒咸蓄淡。明成化时,绍兴知府戴琥为调控内河水网水位、水量,在绍兴府城立“山会水则碑”,正面刻“上、中、下”三字,背面刻各闸依水则运行的工程管理具体规定,“种高田,水宜至中则;种中高田,水宜至中则下五寸;种低田,水宜至下则,稍上五寸亦无伤,低田秧已旺。及常时,及菜麦未收时,宜在中则下五寸,决不可令过中则也;收稻时,宜在下则上五寸,再下恐妨舟楫矣。水在中则上,各闸俱用开;至中则下五寸,只开玉山斗门、扁拖、龛山闸;至下则上五寸,各闸俱用闭。”嘉靖十六年,萧绍平原水网的总控制枢纽三江闸建成,取代之前各闸。最初将戴琥水则碑移至闸下,作为大闸运行的依据。万历年间,萧良干专门为三江闸制作两块“金木水火土”五字水则碑,分别立于闸下和绍兴府城内运河上,实时监控水网水位动态,并据此操作闸门启闭:“水至金字脚,各洞尽开;至木字脚,开十六洞;至水字脚,开八洞。夏至火字头筑;秋至土字头筑。闸夫照则启闭,不许稽迟时刻。”
明代以前太湖以吴淞江为主要泄水通道。唐宋时期,为保障江南运河漕运安全,在太湖、吴淞江、运河一带修建堤防——吴江塘路,使运河从太湖中脱离出来。塘路上修建了大量的桥梁、涵洞,作为太湖洪水的下泄通道。作为太湖洪水出口与大运河的交汇处,这里的水位控制至关重要。为监测这一带的水位变化,于吴江垂虹亭立两块水则碑,一块称作横道碑,立于垂虹亭北之左,长七尺,其上横刻七道,具体控制此处水位高程与临近地区农田淹没情况之间的关系。其上有两处洪水题刻,一处位于第六则,刻有“大宋绍兴五年水到此”;另一处位于第七则,刻有“大元至元二十三年水到此”。另一块称作直道碑,置于垂虹亭北之右,上刻12大格标示12个月,每大格下分三小格表示上中下三旬,分别记录每月各旬最高水位高程,相当于“水历”格式。两块统称“吴江水则”。据明代《吴江水利考》记载,“按二碑石刻甚明,正德五年犹及见之。其横道第六道中刻:‘大宋绍熙五年(公元1194年)水到此’。”此后或损坏、或佚失,清乾隆十二年(公元1747年)重刻石碑。吴江水则对太湖历史洪水研究具有重要价值[18]。
在东南沿海一带的高山石崖、山区丘陵地区也有一些记录海啸和江河洪水的题刻。如温州永中街道坦头村峰门山崖壁上刻有“乾道二年水满至此”,记录了当时特大海啸时最高水位。在浙江丽水城南郊南明山的高阳洞壁上,发现记录南宋绍兴十四年与十六年当地两次水灾的长篇题刻,是研究瓯江水文的珍贵资料。
4 结语
(1)中国古代水文题刻类型多样、分布广泛、数量众多,对延长水文资料序列、研究长时序水文规律、重建历史典型场次水旱灾害水文过程等,均提供了不可多得的水文信息和历史见证,已经在大型水利工程设计水文计算时得到应用。在长江三峡和葛洲坝工程的设计洪水和校核洪水测算中,就使用了利用洪水题刻测算的历史典型场次洪峰流量加入洪水频率计算,很好地解决了洪水频率曲线稀缺部分外延问题[15]。目前运用不同资料和方法在古洪水水文复原方面有不少研究成果[19-27],但如何更为充分有效地利用古水文题刻资料,构建长时序水文序列、研究长时序水文规律特征以及复原典型场次洪水或干旱水文特性,还需要技术方法方面做进一步探索,目前技术方法的缺乏限制了水文题刻资料价值的充分发挥。
(2)本文研究提出了中国古代水文题刻的分类体系,即按题刻载体及形式分为直接刻画于天然岩壁、结合雕塑题刻、依托近河建筑物题刻、水则志桩及水文碑刻等类型;按题刻功能划分为记录自然江河典型场次水文信息和为工程运行提供实时定量依据两大类,前者又分为洪水题刻和枯水题刻。系统总结梳理了中国古代水文题刻的分布特征,重点分析了长江流域、黄河流域和东南地区三个典型代表区的古水文题刻的概况、类型特点和分布特点,其特点为:长江流域水文题刻以记录典型洪枯水文的岩刻为主且极具代表性,主要分布在上游,洪水题刻多于枯水题刻;黄河流域水文题刻数量则远少于长江流域,类型上则以志桩应用较为广泛,基于志桩水位监测的防洪报讯制度最具代表性,洪水题刻以依托建筑物题刻为主、摩崖石刻较少,水文碑刻也为历史水旱灾害水文提供了重要参考信息;东南地区的水文题刻则以为工程运行提供水位监测的水则设施最具代表性,应用历史悠久、形式多样、文化特征鲜明。
(3)古代水文题刻也是重要的水利遗产,承载着丰富而独具中国特色的水利文化。而其面临的风化、洪水冲激、地质灾害、植物等自然破坏比其他水利遗产更为突出,保护形势十分紧迫。亟需系统组织开展全国范围的古代水文题刻的全面调查、建设基于地理信息系统的古代水文题刻数据库,系统开展水文题刻遗产保护、利用、修复与展示技术研究,制定相关的技术标准规范,使古代水文题刻能够更好地发挥其社会服务功能。