清代汾河流域水災時空分布的歷史流域理論透視

【摘 要】通過整理和分析清代汾河上游災害的頻次，運用最小二乘法、小波分析法和ArcGIS空間分析等方法對其時空特點及原因展開探討。結果表明，研究區在清代汾河流域水災共發生375次，其中自然災害的年際變化呈現出高—低—高三個時段，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。通過時空分析，從歷史流域的視角以災害為切入點，認識流域的整體性和系統性，找出其規律特點，以期更好地認識災害，防御災害，保障人類生命財產安全，保護生態文明。

【關鍵詞】汾河流域;水災;時空分布;清代

【中圖分類號】K903

1引言

水災是一個流域中經常發生的一種常見的災害，從水災發生的頻率、分布、大小，可以看出一個區域水災的整體狀況。水災的發生深刻地影響著人們的生產生活，一個流域以水為核心，水災也是最有可能具有流域性特征的災害，因此研究一個流域的水災，對認識這個流域的自然、人文環境有重要的作用。本文通過搜集各類歷史文獻資料將從時間、空間、等級，各個方面對清代汾河流域的水災災情做相應的分析。

2研究區域

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，水流急，河谷窄。汾河中游界限上蘭村至介休義棠鎮，河段長157.6千米，流域面積16240平方千米。過盆地時，支流多，坡度緩，排泄不暢，容易溢出。汾水下游是義棠鎮鎮至河口段。河段長335.4千米，流域面積1526平方千米[1]

3研究結果

3.1時間分布特點

3.1.1年際變化特征

依據年際水災頻次變動趨勢圖（圖2）可得整體趨勢平穩，波動幅度較大，共發生災害375次。有4個波峰，第1波峰在1644—1653年（順治元年至十年），發生災害41次，平均0.24a一次，為4次波動頻次最高。第2波峰在康熙二十三年至三十二年（1684—1693），發生災害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），發生災害22次，平均0.45a一次，第4波峰在同治三年至十二年（1864—1873），發生災害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。總體而言，線性趨勢線顯示災害發生整體有遞減趨勢，災害頻次變化分為由高到低（1644—1653）—波動變化（1654—1784）—波動升高后降（1793—1911）3個階段。

3.1.2周期特征

從圖3小波系數實部等值線圖（a）和小波方差圖（b）中對1644—1911年汾河流域地區自然災害發生的周期規律進行分析。分析圖中可得有2個明顯集中區和4個顯著峰值，即1644—1775年和1840—1911年集中區，和年際變化分析結果基本接近，進一步說明這兩個階段災害發生頻率較高。

具體看圖3（b），可看出低等級層次存在7～8a的周期規律，中等級層次的周期規律有42～43a的周期規律，高等級層次的周期規律為62～63a和19～20a，19～20a周期震蕩最明顯。

3.1.3季節分布

研究區水災的季節分布是根據有記載的災害發生季節或月份進行統計，包括秋、夏、春、冬四個單一季節和夏秋、春夏、種跨季節災害，如圖4。清代汾河流域有節令或月份記載的水災共計167次。在單季災害中，秋、夏共發生102次，占總頻次的61.07%;夏季發生頻次最多，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%，此外春夏跨季節災害較多，達27次，占總頻次的16.1%冬季和其他跨季節災害較少，但存在全年性災害7次，占總災害的4.1%。

3.2空間分布特點

應用GIS軟件繪制災害頻次分布柱狀圖。結果顯示，由圖得，清代汾河流域的水災總頻次374次，汾河中游介休水災最多，達29次，太原水災次之，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%，占水災總平次的7.8%，7.2%，6.9%，6.7%和6.4%;下游水災，絳州頻次最多，達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，汾河中游受災最多，下游次之，中游為下游受災頻次的2.6倍。縣區中發生水災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。可見，中下游發生水災的頻次較多。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。

4 結論

清代汾河流域整個水災的分布，是中下游災情較多，首先是因為中下游人口分布較多，清代人口大量增多，人與自然的矛盾較為激化，修筑了許多水利設施，不遵循河道自然的發展規律，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越，又因其人口最多而與自然環境的矛盾最為激化，水利開發程度是最大的，遭受到自然環境的懲罰也最多。上游的自然條件本不適合大力發展農業，清代卻反其道而行之，大力發展農業，在政策和經濟發展的推動下毀林開荒，植被大面積減少，但由于其人口較中下游較少，范圍較小，災害發生也較少，環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，又由于地質地貌條件和技術水平有限水利開發有局限，雖然也采取了一些引洪灌溉的方式，發展農業，但造成其水災成因最大的是河口地區黃河的頂灌、侵蝕和排洪過重的問題。而這主要又是因為上游植被大面積減少涵養水源功能減弱，水土流失嚴重，導致一旦降水，山洪驟降，常常導致河口地區洪災爆發。而中游同樣沒有上游植被涵養的水源，更容易引發洪水，和其穩定水源的農業生產需求相背，在其過度水利開發的影響下，災害更盛。

5 討論

本文旨在從歷史流域的視角，以災害為切入點，認識流域的整體性和系統性，找出其規律特點，從而認識流域災害的發生發展成因和特點，以期更好地認識災害，防御災害，保障人類生命財產安全，保護生態文明[2]。

汾河上游地區的水災成因，非常典型地展現了一個區域的自然環境在人類社會影響下所產生的極大變化。因其屬于溫帶大陸性季風氣候影響下的山區，本應該有豐茂的自然植被覆蓋，然而，因此自然條件，該區域降水非常集中，暴雨多發，降水強度山地大于盆地，而水土流失最嚴重的就是山地、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，容易引發水土流失。在人口大面積增長以及主動和被動地開墾荒地，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地土地的數量和質量，嚴重影響農作物生長和農業收成。同時，在上游大生態環境遭到破壞的同等條件下，中游坡溝較多的小環境對降雨強度尤為敏感，其生態平衡破壞迅速而嚴重，滾滾泥沙淤積到中下游又會引致了下游的日漸嚴重的水災害[3]。

汾河中游區域開發很早，因其具有優越的地理位置，地處盆地地形，地勢平坦，易于農業種植，屬于汾河主要的受益區域。除了汾水之外，還有晉祠泉等泉水，作為其灌溉來源，水利開發歷史悠久。清代，隨著人口的空前增多，汾河中游地區，一方面加大了開墾力度，另一方面，擴大了水利工程，變換高產農作物，以達到提高單位面積農作物產量的需求。然而由于人口較多，農田水利的過度開發，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好時壞，有利時有助于農業生產，不好的時候就爆發洪水。但是不修是現實的，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。這種中游大量人口引發大量的需求，大大超過了中游、乃至上游的各個區域的自然環境承載力，因而使得環境惡化，越來越難以適應人類生存。因此，即使一個區域再有優勢，也有一定的人口合理容量，一定要按照環境人口合理容量控制人口數額，才能實現一個區域的可持續發展[4]。

在汾河下游區域，靈霍峽谷原本的地理環境屬于，水資源少，地勢高險，不太適合農業的發展，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，聯通南北，加之有豐富的礦產資源，滿足南北兩個經濟發展中心區的物質需求，因此，很早就得到了開發，因此，引發了人口增多，植被砍伐殆盡，水土流失等一系列環境問題，使得災害頻仍[5]。盆地地區，主要就是因為水資源減少，水利不興，就難以灌溉，所以經常容易引起旱災，也容易引起水災。對其影響最大的應該是上游的靈霍峽谷，因為靈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。其對于涵養水源能力的減弱對于河口地區的水環境也有相應的影響。河口區在整個流域負責的主要功能是泄洪，然而，因為在清代，汾河上游森林盡毀，在沒有水源涵養的情況上，整個流域的含沙量顯著增加，當汛期來臨時，降雨量大且集中，在尾閭地帶，由于黃河頂灌、側蝕，導致汾河下游更加泄洪不暢，發生洪澇災害的頻率也明顯增加。

從整個流域來看，首先要注重流域的整體性，注重上游對生態安全的重大作用。一方面發揮主觀能動性，發展經濟，提升生產技術水平，才能有更大的力量保護環境，另一方面在發展的同時，把握流域的整體性，注重上下游之間的相互關聯性，同時具體問題具體分析，因地制宜地促進流域每一部分的良好發展。具體來說，對于上游最重要的是做好植被防護，保障足夠的森林覆蓋率;對于中游，從開發強度和增長技術兩方面降低水利開發對水環境的不良影響，對于下游，在河口地區以該區域的泄洪能能為主，降低交通、城鎮發展對其泄洪功能的不良制約。需要人類社會、政府組織、一致認識到其整體的重要性，這對整個人類社會的生存發展都是至關重要的，因此作者認為應該在不斷加強對歷史流域問題的理論與實踐研究的同時，促進歷史流域學思想的宣傳與普及，使得全社會對我們生存發展的自然環境有更深刻的認識，從而提高全民保護生態文明的良好素質，達到對流域和社會和諧發展的一致的共有觀念，實現可持續發展，造福子孫后代[6]。

參考文獻：

[1]張慧芝. 明清時期汾河流域經濟發展與環境變遷研究[D].陜西師范大學，2005.

[2]王尚義，張慧芝.歷史流域學論綱[M].科學出版社，2014：136-138

[3]趙海曉. 清代汾河上游土地利用對環境的影響[D].山西大學，2007.

[4]古帥.明清時期太原盆地水環境變遷原因探析[J].三門峽職業技術學院學報，2010，9（02）：96-99.

[5]張憲功，王尚義，牛俊杰.明代汾河上游地區的自然災害研究[J].太原師范學院學報（社會科學版），2017，16（03）：11-15.

[6]王尚義，張慧芝.關于創建歷史流域學的構想[N].光明日報，2009-11-19（09）.

基金項目：

國家社會科學青年基金（18CZS003）資助。

作者簡介：

劉響（1995-），女，山西河曲人，碩士，太原師范學院，研究方向為歷史地理與環境變遷。