清代岷江上游洪澇災害特征研究

侯雨樂,胡 堯

(阿壩師范學院 資源與環境學院,四川 汶川 623001)

清代岷江上游洪澇災害特征研究

侯雨樂,胡 堯

(阿壩師范學院 資源與環境學院,四川 汶川 623001)

通過對歷史資料的整理分析,研究了清代岷江上游地區洪澇災害發生的頻次、等級、周期性、成因等。結果表明：清代岷江上游地區洪澇災害共計45次,約每6年發生1次；中度以上洪災比例高達77.8%；清代早期洪災頻次較少,后期洪災激增；岷江上游洪災的主周期為17 a，同時還存在6 a和9 a的次周期；氣候變得更加濕潤、年降水增多是引發洪災的主要因子，人地矛盾突出、拓荒毀林等人為因素加劇了洪災的發生。

洪災;清代;岷江上游；特征

洪澇災害對人們生產、生活影響極大,其不僅會導致農業減產,長期而言還會導致土地資源退化、生態環境惡化。洪澇災害嚴重影響了四川省的生存環境及經濟發展[1-2]。岷江上游地區位于四川盆地向青藏高原過渡的川西北山地高原區,是山地生態脆弱區[3]。岷江上游地區既是長江上游的主要生態屏障,更是川西平原的生態屏障和水源生命線,其生態環境狀況會直接影響下游水資源及社會、經濟發展。對岷江歷史時期的洪澇災害,前人做過一些研究,例如肖天國[4]根據1951～1998年洪水實測資料,分析了金沙江、岷江兩江洪水遭遇、洪水組成,指出24 h洪量以岷江為主的多,岷江洪水由暴雨形成,洪峰高,漲落快,持續時間相對較短。吳垠等[5]通過對2010年7月18日岷江流域洪水的分析,認為強降雨過程是導致大洪水的直接原因。張萍[6]對明清時期岷江流域水旱災害資料的統計得出,水災災年、受災程度范圍等都較旱災多,自18、19世紀以來水災急劇增多,夏六月是水災的高發期。張啟東[7]在其碩士論文《岷江上游水沙變化與森林破壞的關系研究》中提出:岷江上游森林破壞導致了森林調理水量的功能下降,使得汛期洪澇災害加劇,對中下游的農業生態安全造成極為不利的影響。但對歷史時期岷江上游地區洪澇災害等級、變化規律、與氣候變化關系等的詳細研究不多。1905年8月長江上游、岷江洪水,自宜賓至重慶沿江各地“田禾廬舍漂沒無算”,“漂沒商民之財畜物不可勝計”。汶川至都江堰河段是有名的鹿頭山暴雨區[8]。1964年7月,汶川縣映秀鎮出現特大暴雨,降水量超過228 mm/d,同時汶川縣以上河段形成日降水量40～50 mm的大雨,導致岷江上游出現百年一遇的特大洪水。研究表明[9],大洪水往往是由氣候變濕潤、降水量增加引起的。本文通過對歷史文獻統計分析和用數學模型計算,研究了岷江上游地區清代洪澇災害的變化規律、等級及其與氣候的關系等，以期為現代環境治理、洪澇災害預防、資源調配提供參考。

1 研究區概況與研究方法

1.1 研究區地理

岷江古稱汶江、汶川,岷江東源為漳臘河,源自松潘縣北部的岷山弓杠嶺;岷江西源是黃勝關河,出自松潘縣岷山山系郎架嶺,在川主寺鎮與漳臘河匯合,以下即稱岷江,根據干流地理特點,都江堰市以上為上游。岷江上游地區位于北緯30°10′～30°55′、東經102°38′～103°55′間,如圖1所示,在行政區域上包括四川省汶川、理縣、茂縣、松潘、黑水及都江堰市部分轄區。岷江上游地區位于四川盆地向青藏高原過渡的高山峽谷地帶，高山聳立,江河深切,地表起伏大,分屬邛崍山系和岷山山系,地質活動頻繁。岷江上游屬于季風氣候區,但是由于區內地形差異顯著,氣候為立體型的山地氣候和(半)干旱河谷氣候。常年日照時數1500～1800 h,日照率約38%,年均氣溫為10.2 ℃,年均降水量約725 mm,但由于高山、峽谷等地形差異導致降水有地區性差異,松潘縣到汶川縣河段年均降水量410～710 mm;汶川縣映秀灣到都江堰段是岷江流域的降雨極高區,年降水量高達1200～1700 mm。岷江上游地區年均徑流量在松潘縣鎮江關水文站監測值約為18億m3,紫坪鋪水文站監測值上漲為145億m3[10]。岷江流域降水主要由東南季風、西南季風及太平洋副熱帶高壓進退所控制,降雨季節變化明顯,汛期暴雨頻發,尤其集中在6～9月,

夏秋兩季雨量可占全年的80%以上；岷江徑流的季節變化趨勢與降水的趨勢一致。洪澇災害時有發生[11]。

圖1 岷江上游地區的地理位置

1.2 數據來源與研究方法

本文數據主要來自對歷史文獻資料的整理分析。依據《中國三千年氣象記錄總集》[12]、《岷江志》[13]、《中國氣象災害大典》(四川卷)[14]、《四川兩千年洪災史料匯編》[15]、《四川水旱災害》[16]等資料及地方史志的記載,對所采集的數據信息進行相互插值、印證、修訂,以保證數據的可靠性；爾后再對數據進行數理統計、SPSS軟件下的多項式擬合和基于Matlab的小波分析計算。

2 結果與分析

2.1 洪澇災害等級劃分

參照本流域洪災的實際持續時間、強度、波及范圍、承災程度以及政府賑災等相關內容,同時依據前人的研究成果[17],將清代岷江上游洪澇災害分為3個等級(表1)。

表1 清代岷江上游洪澇災害等級評定標準及發生頻次

2.2 洪澇災害的時間變化特征

為了深入分析洪災的時間變化特性,依據以上劃分標準,以10年為時間單位來研究清代岷江上游洪災等級的頻率分布,如圖2所示。

從圖2可以看出：清代268年(1644～1911年)中岷江上游記載的洪澇災害共有45次,平均約6年發生1次洪災。其中輕度洪災10次,占洪災總數的22.2%;中度洪災22次,占洪災總數的 48.9%;大洪災13次,占28.9%;中度以上洪災比例高達77.8%。清代早期洪災頻次較少,后期洪災激增。

為了更加清楚地揭示洪澇災害發生的規律,在以10年為時間單位的基礎上采用基于最小二乘法的6次多項式擬合洪澇災害發生的頻次(圖3)，得到的擬合方程為y=-2E-06x6+0.0001x5-0.0029x4+0.0313x3-0.1279x2+0.2194x-0.1302(y為洪澇災害發生的頻次，次/10 a；x為年代序號),其決定系數R2=0.7334,通過了顯著性水平α=0.01的檢驗。據此,可將清代岷江上游的洪災大致分為兩個階段：第1階段為1644～1799年,這156年中共記載了11次洪災,平均每14.2年發生1次,頻次較低,為洪災少發期；第2階段為1800～1911年,共發生了34次洪災,平均每3.3年發生1次,災害頻繁,以中度災害為主,為洪災高發期。

圖2 清代岷江上游洪災的等級

2.3 洪災的周期規律

小波分析既可以揭示氣候變化在不同時間尺度下的周期特征,還能揭示各種周期信號隨時間變化的強弱[18]。小波分析是研究自然災害變化的重要方法,也可用于自然災害的預警預報[19]。本文采用 Morlet小波分析方法對清代岷江上游洪澇災害的發生周期進行了研究,分析了洪災時間序列的多尺度變化特征(圖4)。若小波轉換系數為負值,則說明周期信號較弱,周期不顯著;若小波轉換系數為正值,則說明周期信號較強,周期較為顯著。從圖4中小波系數實部等值線可以看出：岷江上游的洪災以17 a左右的震蕩比較明顯,即17 a周期最顯著；同時還存在6 a和9 a的周期,且信號較強，其中1644～1794年的短周期表現為6 a，1795～1911年的短周期表現為9 a。

圖3 清代岷江上游洪災頻次分布及其6次多項式擬合曲線

圖4 清代岷江上游洪澇災害發生周期的小波分析

3 洪澇災害的成因探討

3.1 氣候異常變化、降水季節分布不均與洪災

洪澇災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]。岷江上游地區暴雨多在5～9月出現,特大暴雨集中在6～7月,洪水主要由暴雨形成。據史料記載[21],1911～1949年間,灌縣境內受岷江上游的鹿頭山暴雨區影響,先后發生洪澇災害22次,其中大災10次。岷江上游徑流的季節變化與降雨的季節變化一致。大面積暴雨隨洪峰傳播,干支流洪峰重疊遭遇,會造成干流峰高量大,嚴重威脅中下游安全。2003年7月15日,汶川縣水磨鎮、漩口鎮境內突遭暴雨襲擊,岷江支流壽溪河突發特大洪水,河水暴漲6 m,出現1964年以來最大的1次洪災,部分企業和農戶受災,11人死亡。2013年7月10～12日,汶川縣境內連遭強降雨,部分鄉鎮降雨量達1959年以來有氣象監測記錄的最高值。暴雨誘發多點群發性山洪泥石流災害,基礎設施受損嚴重,汶川縣因洪災致14人遇難,直接經濟損失38億元。

從15世紀到20世紀初，全球進入了一個寒冷漫長的小冰期；從16世紀中葉到19世紀中葉達到小冰期的鼎盛時段[22]。伴隨著小冰期降溫,我國災害性天氣明顯增多,旱澇頻發。近1000年來長江流域有大干旱氣候和大濕潤氣候的周期性變化規律,每個大干濕氣候期都包含3個小旱澇期,清代的小洪澇期主要分布在1649～1670、1705～1769、1822～1870和1896～1917年間[23]。在黃忠恕等[23]提出的清代的后3個小洪澇期中,岷江上游地區洪災頻次明顯增多，主要分布于清代中后期。據分析可知,氣候變得更加濕潤、年降水增多是引發洪災的主要因子。

3.2 崩滑堵江事件與洪災

岷江上游因地質活動強烈,山高坡陡,降水集中,致使出現地表、坡面物質疏松破碎等情況,易引發滑坡等地質災害。歷史資料中記載的滑坡、崩塌、泥石流堵江事件對岷江上游地區的社會和經濟建設帶來了極大危害。崩滑堵江災害過程也可能會引發潰壩洪水[23]。如,清康熙年間理縣孟董溝山崩,橫塞谷口,水遏三載,于1708年秋淤決,水高八九十丈,淹沒城郭、衙舍。1858年夏理縣下莊鐵邑間山溪水發,沖塌山田河岸,大江為之曲流;對岸山崩,江流由此至灌,渾濁數年。1930年夏六月,灌縣大雨江溢,白沙積木漂去,崇德廟山崩,阻索橋不通者數日,外江之張家灣林巷子皆決,沒田廬。1933年疊溪地震導致茂縣較場附近干、支流上10余處山體崩滑堵江,其中疊溪壩于堵江45 d后潰決,造成岷江上游2500余人喪生。2010年8月13日晚至14日凌晨,汶川縣境內突降暴雨,雨量超過200 mm,導致映秀、漩口、銀杏等多個鄉鎮發生滑坡、泥石流等災情,映秀鎮新城被洪水圍困,造成38人失蹤,岷江河段形成堰塞湖,形成嚴重洪災。堵江事件絕大部分為降水誘發,其次是地震誘發,人類工程等活動也是重要的誘發因子。

3.3 森林資源退化與洪災

古代岷江上游大部分地區森林十分茂密,元明時期的森林覆蓋率在50%以上,清代以前由于人口稀少、農耕技術水平低下、交通不便等原因,岷江上游森林覆蓋率很高,森林破壞較輕微[25]。 清代時期的改土歸流、人口移民、實邊屯墾、商業性采伐等政策,使本區人口急速膨脹,農耕文化與商貿運輸業都得到了發展。由于人口增加過快,清代中期以后岷江流域的耕地面積達到了過飽和狀態[20],人口過剩與耕地不足的矛盾必然導致過度墾荒。到20世紀初,岷江二級支流兩側森林已被大量砍伐,岷江上游森林覆蓋率下降至40%左右。山區拓荒直接導致了大面積森林被砍伐,土壤侵蝕等土地退化現象加劇,河流水文要素變化加劇,水土流失嚴重;同時森林調蓄洪水、調節氣候的功能下降,流域小氣候發生變化,給自然生態環境帶來了負面效應,更容易引發洪災。據研究[6],岷江上游森林破壞與洪水流量變化呈負相關,而與大洪水概率呈正相關。

4 結論

清代岷江上游洪澇災害共計45次,約每6年有1次洪災發生。其中輕度洪災10次,占洪災總次數的22.2%;中度洪災22次,占洪災總次數的48.9%;大洪災13次,占洪災總次數的28.9%;中度以上洪災比例高達77.8%。

清代岷江上游洪災表現出明顯的階段性：第1階段為1644～1799年,平均每14.2年發生1次,為洪災少發期；第2階段為1800～1911年,平均每3.3年發生1次,以中度災害為主,為洪災高發期。清代早期洪災頻次較少,后期洪災激增。

岷江上游洪災的主周期為17 a；同時還存在6 a和9 a的次周期,1644～1794年的短周期表現為6 a，1795～1911年的短周期表現為9 a。

氣候變得更加濕潤、年降水增多是引發洪災的主要因子。人地矛盾突出、拓荒毀林等人為因素加劇了洪災的發生。

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(責任編輯:黃榮華)

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

阿壩師范學院校級科研項目“岷江上游旱澇災害研究”(ASB15-13);四川省教育廳項目“岷江上游旱澇災害原因及治理 探析”(16ZB0386);黃土與第四紀地質國家重點實驗室項目(SKLLQG1428)。

侯雨樂(1983─),男,山西交城人,講師,碩士,主要從事區域自然地理研究。

P467

A

1001-8581(2017)06-0111-05