清代汾河流域水灾时空分布的历史流域理论透视

【摘 要】通过整理和分析清代汾河上游灾害的频次，运用最小二乘法、小波分析法和ArcGIS空间分析等方法对其时空特点及原因展开探讨。结果表明，研究区在清代汾河流域水灾共发生375次，其中自然灾害的年际变化呈现出高—低—高三个时段，整体趋势变化较小，10a频次在公元1864—1873年最高，主周期变化为19～20a。通过时空分析，从历史流域的视角以灾害为切入点，认识流域的整体性和系统性，找出其规律特点，以期更好地认识灾害，防御灾害，保障人类生命财产安全，保护生态文明。

【关键词】汾河流域;水灾;时空分布;清代

【中图分类号】K903

1引言

水灾是一个流域中经常发生的一种常见的灾害，从水灾发生的频率、分布、大小，可以看出一个区域水灾的整体状况。水灾的发生深刻地影响着人们的生产生活，一个流域以水为核心，水灾也是最有可能具有流域性特征的灾害，因此研究一个流域的水灾，对认识这个流域的自然、人文环境有重要的作用。本文通过搜集各类历史文献资料将从时间、空间、等级，各个方面对清代汾河流域的水灾灾情做相应的分析。

2研究区域

汾河流域位于山西省中部和西南部，汾水干流面积分布在山西高原的西部，即干流西部面积小，东部面积大。盆地全段形成上兰村以上的盆地峡谷，下部在晋中盆地义堂，接着王庄的灵霍山峡谷一段，下部为临汾盆地。目前汾水上游的边界是到太原上兰村，长216.9千米，流域面积7705平方千米，下切强，水流急，河谷窄。汾河中游界限上兰村至介休义棠镇，河段长157.6千米，流域面积16240平方千米。过盆地时，支流多，坡度缓，排泄不畅，容易溢出。汾水下游是义棠镇镇至河口段。河段长335.4千米，流域面积1526平方千米[1]

3研究结果

3.1时间分布特点

3.1.1年际变化特征

依据年际水灾频次变动趋势图（图2）可得整体趋势平稳，波动幅度较大，共发生灾害375次。有4个波峰，第1波峰在1644—1653年（顺治元年至十年），发生灾害41次，平均0.24a一次，为4次波动频次最高。第2波峰在康熙二十三年至三十二年（1684—1693），发生灾害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），发生灾害22次，平均0.45a一次，第4波峰在同治三年至十二年（1864—1873），发生灾害36次，平均0.27a一次，其中道光二十三年至光绪二十九年（1843—1903）整体频次都在线性趋势线以上。总体而言，线性趋势线显示灾害发生整体有递减趋势，灾害频次变化分为由高到低（1644—1653）—波动变化（1654—1784）—波动升高后降（1793—1911）3个阶段。

3.1.2周期特征

从图3小波系数实部等值线图（a）和小波方差图（b）中对1644—1911年汾河流域地区自然灾害发生的周期规律进行分析。分析图中可得有2个明显集中区和4个显著峰值，即1644—1775年和1840—1911年集中区，和年际变化分析结果基本接近，进一步说明这两个阶段灾害发生频率较高。

具体看图3（b），可看出低等级层次存在7～8a的周期规律，中等级层次的周期规律有42～43a的周期规律，高等级层次的周期规律为62～63a和19～20a，19～20a周期震荡最明显。

3.1.3季节分布

研究区水灾的季节分布是根据有记载的灾害发生季节或月份进行统计，包括秋、夏、春、冬四个单一季节和夏秋、春夏、种跨季节灾害，如图4。清代汾河流域有节令或月份记载的水灾共计167次。在单季灾害中，秋、夏共发生102次，占总频次的61.07%;夏季发生频次最多，共72次，占总频次的43.1%;秋、春季较多，为30次和27次，占总频次的17.9%和16.1%，此外春夏跨季节灾害较多，达27次，占总频次的16.1%冬季和其他跨季节灾害较少，但存在全年性灾害7次，占总灾害的4.1%。

3.2空间分布特点

应用GIS软件绘制灾害频次分布柱状图。结果显示，由图得，清代汾河流域的水灾总频次374次，汾河中游介休水灾最多，达29次，太原水灾次之，到27次，徐沟26次，文水25次，汾阳24次。分别占中游频次的11.7%，10.8%。10.4%，10.1%和9.7%，占水灾总平次的7.8%，7.2%，6.9%，6.7%和6.4%;下游水灾，绛州频次最多，达18次，占下游的19.1%，占全流域频次的4.8%。翼城，河津和稷山在下游中频次也较多，均为12次，各占下游频次的12.8%，占全流域频次的3.2%。由此可得，汾河中游受灾最多，下游次之，中游为下游受灾频次的2.6倍。县区中发生水灾最多的是汾河下游的介休，其次是汾河中游的太原，徐沟等县区。可见，中下游发生水灾的频次较多。究其原因，与中游河道变迁，人为利用空间大，以及下游地势平坦河流易决口较多有关。

4 结论

清代汾河流域整个水灾的分布，是中下游灾情较多，首先是因为中下游人口分布较多，清代人口大量增多，人与自然的矛盾较为激化，修筑了许多水利设施，不遵循河道自然的发展规律，而企图让河水按照人类的需求“束河”[1]或者是过多的引渠灌溉，中游虽然水利条件优越，又因其人口最多而與自然环境的矛盾最为激化，水利开发程度是最大的，遭受到自然环境的惩罚也最多。上游的自然条件本不适合大力发展农业，清代却反其道而行之，大力发展农业，在政策和经济发展的推动下毁林开荒，植被大面积减少，但由于其人口较中下游较少，范围较小，灾害发生也较少，环境破坏所引起的劣势影响还不太明显。下游由于地高河低，水资源较中游更少，又由于地质地貌条件和技术水平有限水利开发有局限，虽然也采取了一些引洪灌溉的方式，发展农业，但造成其水灾成因最大的是河口地区黄河的顶灌、侵蚀和排洪过重的问题。而这主要又是因为上游植被大面积减少涵养水源功能减弱，水土流失严重，导致一旦降水，山洪骤降，常常导致河口地区洪灾爆发。而中游同样没有上游植被涵养的水源，更容易引发洪水，和其稳定水源的农业生产需求相背，在其过度水利开发的影响下，灾害更盛。

5 讨论

本文旨在从历史流域的视角，以灾害为切入点，认识流域的整体性和系统性，找出其规律特点，从而认识流域灾害的发生发展成因和特点，以期更好地认识灾害，防御灾害，保障人类生命财产安全，保护生态文明[2]。

汾河上游地区的水灾成因，非常典型地展现了一个区域的自然环境在人类社会影响下所产生的极大变化。因其属于温带大陆性季风气候影响下的山区，本应该有丰茂的自然植被覆盖，然而，因此自然条件，该区域降水非常集中，暴雨多发，降水强度山地大于盆地，而水土流失最严重的就是山地、丘陵。另一方面是地形、地貌因素，其大部属于黄土高原范围内，容易引发水土流失。在人口大面积增长以及主动和被动地开垦荒地，木林采伐下，植被大量减少，裸露出赤裸裸的黄土沟壑，特别是雨季，黄土地貌，这里有成千上万的沟壑，洪水泥沙，汾河瞬间变成一条泥沙河。上游水土流失直接损害当地土地的数量和质量，严重影响农作物生长和农业收成。同时，在上游大生态环境遭到破坏的同等条件下，中游坡沟较多的小环境对降雨强度尤为敏感，其生态平衡破坏迅速而严重，滚滚泥沙淤积到中下游又会引致了下游的日渐严重的水灾害[3]。

汾河中游区域开发很早，因其具有优越的地理位置，地处盆地地形，地势平坦，易于农业种植，属于汾河主要的受益区域。除了汾水之外，还有晋祠泉等泉水，作为其灌溉来源，水利开发历史悠久。清代，随着人口的空前增多，汾河中游地区，一方面加大了开垦力度，另一方面，扩大了水利工程，变换高产农作物，以达到提高单位面积农作物产量的需求。然而由于人口较多，农田水利的过度开发，灌溉条件越来越艰难，人们开始修筑水利工程，但是这种水利工程也是时好时坏，有利时有助于农业生产，不好的时候就爆发洪水。但是不修是现实的，人类需水量大，需要很大的水量来灌溉粮食，因此又只能修建水利，形成恶性循环。这种中游大量人口引发大量的需求，大大超过了中游、乃至上游的各个区域的自然环境承载力，因而使得环境恶化，越来越难以适应人类生存。因此，即使一个区域再有优势，也有一定的人口合理容量，一定要按照环境人口合理容量控制人口数额，才能实现一个区域的可持续发展[4]。

在汾河下游区域，灵霍峡谷原本的地理环境属于，水资源少，地势高险，不太适合农业的发展，不能适宜过多的人口居住生活。然而，因其地处临汾盆地和太原盆地的交通要道，联通南北，加之有丰富的矿产资源，满足南北两个经济发展中心区的物质需求，因此，很早就得到了开发，因此，引发了人口增多，植被砍伐殆尽，水土流失等一系列环境问题，使得灾害频仍[5]。盆地地区，主要就是因为水资源减少，水利不兴，就难以灌溉，所以经常容易引起旱灾，也容易引起水灾。对其影响最大的应该是上游的灵霍峡谷，因为灵霍峡谷的植被覆盖率很低，因此，汾河下游的水资源也越来越少，以致难有灌溉之利。其对于涵养水源能力的减弱对于河口地区的水环境也有相应的影响。河口区在整个流域负责的主要功能是泄洪，然而，因为在清代，汾河上游森林尽毁，在没有水源涵养的情况上，整个流域的含沙量显著增加，当汛期来临时，降雨量大且集中，在尾闾地带，由于黄河顶灌、侧蚀，导致汾河下游更加泄洪不畅，发生洪涝灾害的频率也明显增加。

从整个流域来看，首先要注重流域的整体性，注重上游对生态安全的重大作用。一方面发挥主观能动性，发展经济，提升生产技术水平，才能有更大的力量保护环境，另一方面在发展的同时，把握流域的整体性，注重上下游之间的相互关联性，同时具体问题具体分析，因地制宜地促进流域每一部分的良好发展。具体来说，对于上游最重要的是做好植被防护，保障足够的森林覆盖率;对于中游，从开发强度和增长技术两方面降低水利开发对水环境的不良影响，对于下游，在河口地区以該区域的泄洪能能为主，降低交通、城镇发展对其泄洪功能的不良制约。需要人类社会、政府组织、一致认识到其整体的重要性，这对整个人类社会的生存发展都是至关重要的，因此作者认为应该在不断加强对历史流域问题的理论与实践研究的同时，促进历史流域学思想的宣传与普及，使得全社会对我们生存发展的自然环境有更深刻的认识，从而提高全民保护生态文明的良好素质，达到对流域和社会和谐发展的一致的共有观念，实现可持续发展，造福子孙后代[6]。

参考文献：

[1]张慧芝. 明清时期汾河流域经济发展与环境变迁研究[D].陕西师范大学，2005.

[2]王尚义，张慧芝.历史流域学论纲[M].科学出版社，2014：136-138

[3]赵海晓. 清代汾河上游土地利用对环境的影响[D].山西大学，2007.

[4]古帅.明清时期太原盆地水环境变迁原因探析[J].三门峡职业技术学院学报，2010，9（02）：96-99.

[5]张宪功，王尚义，牛俊杰.明代汾河上游地区的自然灾害研究[J].太原师范学院学报（社会科学版），2017，16（03）：11-15.

[6]王尚义，张慧芝.关于创建历史流域学的构想[N].光明日报，2009-11-19（09）.

基金项目：

国家社会科学青年基金（18CZS003）资助。

作者简介：

刘响（1995-），女，山西河曲人，硕士，太原师范学院，研究方向为历史地理与环境变迁。